Молярная масса углерода
Молярная масса углерода
Любое химическое соединение кроме молярной массы характеризуется относительной молекулярной массой. Относительная молекулярная масса Mr – это молярная масса соединения, отнесенная к 1/12 молярной массы атома углерода-12 (12С). Это безразмерная величина.
Относительная атомная масса Ar – это молярная масса атома вещества, отнесенная к 1/12 молярной массы атома углерода-12 (12С).
Относительная атомная масса углерода равна 12,0116 а.е.м. Его относительная молекулярная масса будет равна 12,0116, а молярная масса:
M(С) = Mr (С) × 1 моль = 12,0116 г/моль.
В обычных условиях углерод (строение атома показано на рис. 1) может существовать в виде нескольких простых веществ – аллотропных модификаций. Таковыми являются алмаз, кристаллизующийся в кубической и гексагональной (лонсдейлит) системе, и графит, принадлежащий к гексагональной системе. Все они имеют молярную массу равную 12,0116 г/моль. Кроме этого известны и другие формы углерода, например, древесный уголь, кокс, сажа, карбин, поликумулен, графен, фуллерен, нанотрубки, нановолокна, астрален и т.д.
Рис. 1. Строение атома углерода.
Углерод не может существовать в виде газа, только в форме твердого вещества, поэтому для нахождения значения его молярной массы нельзя использовать величину молярного объема или производить расчеты по формуле Менделеева-Клапейрона.
Примеры решения задач
| Задание | Термохимическое уравнение неполного горения углерода выглядит следующим образом:
2C + O2 = 2CO + 220 кДж. Рассчитайте количество теплоты, которая выделится при сгорании углерода массой 3 г. |
| Решение | Известно, что в реакцию вступило 3 г углерода. Рассчитаем массу исходного вещества основываясь на уравнении реакции. Согласно стехиометрическим коэффициентам количество вещества углерода равно 2 моль (n(C) = 2 моль). Найдем массу углерода (молярная масса равна 12 г/моль):
m = n × M; m(C) = n(C) × M(C); m(C) = 2 × 12 = 24 г. Данное термохимическое уравнение реакции показывает, что при сгорании 24 г углерода выделяется 220 кДж теплоты. Примем за «х» количество теплоты, которое выделится при сгорании 3 г углерода и составим пропорцию: 24 / 3 = 220 / х; x = 3 × 220 / 24 = 27,5 кДж. |
| Ответ | При неполном сгорании 3 г углерода выделяется 27,5 кДж теплоты. |
| Задание | При сгорании угля массой 187,5 г образовался оксид углерода (IV) объемом 336 л (нормальные условия). Вычислите массовую долю углерода в угле. |
| Решение | Запишем уравнение реакции сгорания угля:
C + 2O2 = CO2. Найдем количество вещества образовавшегося оксида углерода (IV): n = V / Vm; n(CO2) = V(CO2) / Vm; n(CO2) = 336 / 22,4 = 15 моль. Согласно уравнению реакции n(CO2) :n(C) = 1:1, т.е. n(CO2) =n(C) = 15 моль. Рассчитаем массу углерода (молярная масса равна 12 г/моль): m = n × M; m(C) = n(C) × M(C); m(C) = 15 × 12 = 180 г. Найдем массовую долю углерода в угле: ω(С) = m(C) / mcoal ×100%; ω(С) = 180 / 187,5 ×100% = 96%. |
| Ответ | Массовая доля углерода в угле равна 96%. |
