Молярная масса газа
Молярная масса газа
M = m / n.
Молярную массу обычно выражают в г/моль, реже в кг/кмоль. Поскольку в одном моле любого вещества содержится одинаковое число структурных единиц, то молярная масса вещества пропорциональная массе соответствующей структурной единицы, т.е. относительной атомной массе данного вещества (Mr):
M = κ × Mr,
где κ – коэффициент пропорциональности, одинаковый для всех веществ. Относительная молекулярная масса – величина безразмерная. Её вычисляют, используя относительные атомные массы химических элементов, указанных в Периодической системе Д.И. Менделеева.
Молекулярную массу вещества в газообразном состоянии можно определить, используя понятие о его молярном объеме. Для этого находят объем, занимаемый при нормальных условиях определенной массой данного вещества, а затем вычисляют массу 22,4 л этого вещества при тех же условиях.
Для достижения данной цели (вычисление молярной массы) возможно использование уравнения состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона):
pV = mRT / M,
где p – давление газа (Па), V – объем газа (м3), m – масса вещества (г), M – молярная масса вещества (г/моль), Т – абсолютная температура (К), R – универсальная газовая постоянная равная 8,314 Дж/(моль×К).
Молярную массу газа можно рассчитать, как произведение его плотности по отношению к любому другому газу на молекулярную массу последнего. Под плотностью понимают отношение массу определенного объема данного газа к массе такого же объема другого газа (при одинаковых температуре и давлении), молекулярная масса которого известна.
Примеры решения задач
| Задание | Вычислите, какой объём кислорода (н.у.) выделится при разложении 237 г перманганата калия? |
| Решение | Запишем уравнение разложения перманганата калия:
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2. Вычислим количество вещества перманганата калия по формуле: n = m / M; n(KMnO4)= m (KMnO4)/ M(KMnO4). Для этого необходимо указать молярную массу перманганата калия(значение относительной атомной массы, взятое из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целого числа). Как известно, молярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы (M = Mr): M(KMnO4) = Ar(K) + Ar(Mn) + 4×Ar(O) = 39 + 55 + 4×16 = 94 + 64 = 158 г/моль. Тогда, количество вещества перманганата калия будет равно: n(KMnO4)= 237/ 158 = 1,5 моль. Согласно уравнению реакции n(O2) :n(KMnO4) = 1 : 2, значит: n(O2) = 1/2 × n(KMnO4) = ½ × 1,5 = 0,75 моль. Найдем молярную массу молекулярного кислорода (допущение, указанное при расчете молярной массы кислорода действительно и в данном случае): M(O2) = 2×Ar(O) = 2×16 = 32 г/моль. Определим объем выделившегося кислорода: V = n × Vm; V (O2) = n (O2) × Vm; V (O2) = 0,75× 22,4 = 16,8л. |
| Ответ | Объем кислорода равен 16,8 л. |
| Задание | Вычислите, какая масса оксида серебра (I) разложилась, если в ходе реакции образовалось металлическое серебро и выделился кислород объемом 5,6 л кислорода (н.у.)? |
| Решение | Запишем уравнение реакции разложения оксида серебра (I):
2Ag2O = 4Ag + O2. Вычислим количество вещества кислорода по формуле: n = V / Vm; n (O2) = V (O2) / Vm; n (O2) = 5,6 / 22,4 = 0,25 моль. Согласно уравнению реакции n(O2) :n(Ag2O) = 1 : 2, значит: n(Ag2O) = 2 × n(O2) = 2 × 0,25 = 0,5 моль. Найдем молярную массу оксида серебра (I)(значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел). Как известно, молярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы (M = Mr): M(Ag2O) = 2×Ar(Ag) + Ar(O) = 2×108 + 16 = 216 + 16 = 232 г/моль. Определим массу оксида серебра (I): m = n × M; m(Ag2O) = n (Ag2O) × M (Ag2O); m(Ag2O) = 0,5 × 232 = 116 г. |
| Ответ | Масса оксида серебра (I) равна 116 г |
