Formula masei molare medii. Introducere în chimia generală

Greutatea moleculară medie este o valoare convențională și se referă la un gaz omogen în care numărul de molecule și masa totală sunt egale cu numărul de molecule și cu masa amestecului de gaze.

Dacă valoarea constantei amestecului de gaze este cunoscută, atunci

Înlocuind constantele gazelor R 1, R 2, ..., R n cu valorile lor din ecuația Clapeyron, obținem o expresie pentru greutatea moleculară medie dacă amestecul este specificat prin fracții de masă:

(3-8)

Dacă amestecul este specificat prin fracții de volum, atunci, după cum urmează din ecuația (3-6),

Din moment ce Că

Greutatea moleculară medie a unui amestec de gaze este egală cu suma produselor fracțiilor volumice și a greutăților moleculare ale gazelor individuale care alcătuiesc amestecul.

Presiuni parțiale

Presiunea parțială a unui gaz poate fi determinată prin fracții de masă din ecuația Clapeyron dacă sunt cunoscuți parametrii de bază ai gazului:

(3-10)

Pentru a afla presiunea parțială a fiecărui gaz la specificarea amestecului în fracții de volum, puteți folosi legea Boyle-Mariotte, din care rezultă că la o temperatură constantă

(3-11)

Presiunea parțială a fiecărui gaz este egală cu produsul dintre presiunea totală a amestecului de gaze și fracția sa de volum.

Ecuația (3-11) este utilizată de obicei în calculele tehnice și la testarea instalațiilor termice. Fracțiile de volum ale gazelor sunt determinate de dispozitive speciale - analizoare de gaze.

Entalpia specifică, adică entalpia la 1 kg, este notă cu litera i și este, prin definiție, o funcție complexă de forma

Diferenţialul de entalpie di este cantitatea elementară de căldură implicată în proces la presiune constantă. Toată căldura din proces la presiune constantă este cheltuită pentru modificări de entalpie:

(5-15)

Din ecuația (5-12) rezultă că

(5-16)

Entalpia este mai mare decât căldura exterioară cu cantitatea de lucru vdp, care este reprezentată pe diagrama pv de suprafața elementară de bază (Fig. 5-11). Evident, întregul pătrat. ABCD este dat de

, care se numește muncă disponibilă sau utilă.

Modificarea entalpiei este complet determinată de stările inițiale și finale ale fluidului de lucru și nu depinde de stările intermediare. Modificarea entalpiei gazului în cicluri este zero, adică.

Deoarece entalpia este o funcție a parametrilor principali ai stării, di este diferența totală a acestei funcții pentru orice variabile independente care caracterizează starea gaz;

(5-17)

Modificarea entalpiei în toate procesele care au loc între două puncte A și B va fi aceeași (Fig. 5-12).

Sensul fizic al entalpiei va fi clar din exemplul următor. O greutate de t kg este plasată pe un piston în mișcare într-un cilindru care conține 1 kg de gaz (Fig. 5-13). Zona pistonului /; energia internă a fluidului de lucru și. Energia potențială a greutății este egală cu produsul dintre masa t a greutății t și înălțimea S. Deoarece presiunea gazului p este echilibrată de masa greutății, energia sa potențială poate fi pentru a o exprima diferit:

Produsul /S este volumul specific al gazului. De aici

Produsul presiunii și volumului este munca care trebuie cheltuită pentru a introduce în mediul exterior un gaz de volum v cu presiunea p. Astfel, lucru pv este energia potențială a gazului, în funcție de forțele care acționează asupra pistonului. Cu cât aceste forțe externe sunt mai mari, cu atât presiunea p este mai mare și energia potențială a presiunii pv este mai mare.

Dacă considerăm gazul din cilindru și pistonul cu sarcină ca un singur sistem, pe care îl vom numi sistem extins, atunci energia totală E a acestui sistem constă din energia internă a gazului și energia potențială a pistonului cu o sarcină, egală cu pv:

Din aceasta rezultă clar că entalpia i este egală cu energia sistemului extins - corpul și mediul. Acesta este sensul fizic al entalpiei.

Valorile entalpie pentru vapori, gaze și amestecuri de gaze sunt date în literatura tehnică și de referință. Folosind aceste date, este posibil să se determine cantitatea de căldură implicată în proces la presiune constantă. Entalpia a căpătat o mare importanță și aplicare în calculele unităților termice și frigorifice și, ca parametru al stării fluidului de lucru, simplifică semnificativ calculele termice. Permite [utilizarea metodelor grafice în studiul tuturor tipurilor de procese și cicluri termodinamice.

Este recomandabil să se folosească entalpia atunci când p și T sunt luați ca parametri principali. Acest lucru poate fi văzut în mod clar dacă entalpia i este comparată cu energia internă i. La v = const, ecuația primei legi a termodinamicii dq = = du + pdv se transformă în dq v = du, sau q v - u 2 -u 1 și la p = const q p = i 3 - i 1.

Entalpia unui gaz ideal, la fel ca energia internă, este o funcție de temperatură și nu depinde de alți parametri într-adevăr, pentru un gaz ideal

prin urmare (deoarece ambii termeni depind numai de temperatură), i = f(T).

Apoi, prin analogie cu energia internă, vom avea

adică, în orice proces de schimbare a stării unui gaz ideal, derivata modificării entalpiei în raport cu temperatura va fi o derivată completă.

Valorile numerice ale entalpiilor gazelor ideale sunt date în anexă, tabel. XIII.

Masa molară este masa unui mol de orice substanță, adică numărul acesteia, care conține 6,022 * 10^23 particule elementare. Numeric, masa molară coincide cu masa moleculară, exprimată în unități de masă nucleară (amu), dar dimensiunea acesteia este diferită - gram/mol.

Instrucţiuni

1. Dacă ar fi să calculezi molarul masa orice gaz, ai lua masa nucleară de azot și ai înmulți-o cu indicele 2. Rezultatul ar fi 28 grame/mol. Dar cum se calculează molarul masa amestecuri gaze? Această problemă poate fi rezolvată într-un mod elementar. Trebuie doar să știi ce gaze și în ce proporții sunt incluse în compoziție amestecuri .

2. Luați în considerare un exemplu concret. Să ne imaginăm că aveți un amestec de gaz care constă din 5% (masă) hidrogen, 15% azot, 40% dioxid de carbon, 35% oxigen și 5% clor. Care este masa sa molară? Utilizați formula pentru amestecuri, format din x componente: Mcm = M1N1 + M2N2 + M3N3 +...+ MxNx, unde M este masa molară a componentei, iar N este fracția sa de masă (saturație procentuală).

3. Veți învăța masele molare ale gazelor amintind valorile greutăților nucleare ale elementelor (aici veți avea nevoie de Tabelul Periodic). Fracțiile lor de masă sunt cunoscute în funcție de condițiile problemei. Înlocuind valorile în formulă și făcând calcule, obțineți: 2*0,05 + 28*0,15 + 44*0,40 + 32*0,35 + 71*0,05 = 36,56 grame/mol. Aceasta este masa molară a indicată amestecuri .

4. Este posibil să rezolvi problema folosind o altă metodă? Da, cu siguranță. Să ne imaginăm că aveți același amestec, închis într-un vas sigilat cu volumul V la temperatura camerei. Cum se poate calcula valoarea molară în laborator? masa? Pentru a face acest lucru, va trebui mai întâi să cântăriți vasul pe o cântar precis. Etichetați-l masa ca M.

5. Apoi, cu sprijinul unui manometru conectat, măsurați presiunea P în interiorul vasului. După aceasta, folosind un furtun conectat la o pompă de vid, pompați puțin amestecuri. Este ușor de realizat că presiunea din interiorul vasului va scădea. După închiderea supapei, așteptați aproximativ 30 de minute pentru ca amestecul din interiorul vasului să revină la temperatura ambiantă. După ce ați verificat acest lucru cu un termometru, măsurați presiunea amestecuri manometru. Etichetați-l cu P1. Cântăriți vasul, marcați unul nou masa ca M1.

7. Rezultă că m = (M – M1)RT/ (P – P1)V. Și m este aceeași masă molară amestecuri gazele pe care trebuie să le știți. Prin înlocuirea cantităților cunoscute în formulă, veți obține rezultatul.

Masa molară a unei substanțe, notată M, este masa pe care o are 1 mol dintr-o anumită substanță chimică. Masa molară se măsoară în kg/mol sau g/mol.

Instrucţiuni

1. Pentru a determina masa molară a unei substanțe, trebuie să cunoașteți compoziția sa calitativă și cantitativă. Masa molară exprimată în g/mol este numeric egală cu masa moleculară relativă a substanței – dl.

2. Masa moleculară este masa unei molecule a unei substanțe, exprimată în unități de masă nucleară. Greutatea moleculară se mai numește și greutate moleculară. Pentru a determina masa moleculară a unei molecule, este necesar să se însumeze masele relative ale tuturor atomilor care alcătuiesc compoziția acesteia.

3. Masa nucleară relativă este masa unui atom exprimată în unități de masă nucleară. Unitatea de masă nucleară este o unitate de măsură acceptată pentru masele nucleare și moleculare, egală cu 1/12 din masa unui atom neutru de 12C, un izotop deosebit de comun al carbonului.

4. Masele nucleare ale tuturor elementelor chimice prezente în scoarța terestră sunt prezentate în tabelul periodic. Însumând masele nucleare relative ale tuturor elementelor care alcătuiesc o substanță sau o moleculă chimică, veți găsi masa moleculară a substanței chimice, care va fi egală cu masa molară exprimată în g/mol.

5. De asemenea, masa molară a unei substanțe este egală cu raportul dintre masa substanței m (măsurată în kilograme sau grame) și numărul substanței? (măsurată în alunițe).

Video pe tema

Fiţi atenți!
Având în vedere că valoarea masei molare a unei substanțe depinde de calitatea și compoziția sa cantitativă, adică este definită ca suma maselor relative ale elementelor incluse în compoziția sa, substanțe chimice diferite, exprimate prin același număr de molii, au mase diferite m (kg sau g).

Masele de atomi sau molecule sunt extrem de mici, prin urmare, în fizica moleculară, în locul maselor de molecule și atomi înșiși, se obișnuiește să se utilizeze, conform propunerii lui Dalton, valorile lor relative, comparând masa moleculă sau atom cu 1/12 din masa unui atom de carbon. Numărul de substanțe care conține tot atâtea molecule sau atomi câte sunt în 12 grame de carbon se numește mol. Masa molară a unei substanțe (M) este masa unui mol. Masa molară este o mărime scalară; se măsoară în sistemul SI internațional în kilograme împărțite la moli.

Instrucţiuni

1. Pentru a calcula molarul masa este suficient să cunoști două cantități: masa substanța (m), exprimată în kilograme, și numărul substanței (v), măsurat în moli, înlocuindu-le în formula: M = m/v Exemplu. Să presupunem că trebuie să determinăm molarul masa 100 g de apă în 3 moli. Pentru a face acest lucru, mai întâi trebuie să traduceți masa apă de la grame la kilograme – 100g=0,01kg. Apoi, înlocuiți valorile în formula pentru a calcula masa molară: M=m/v=0,01kg/3mol=0,003kg/mol.

2. Dacă în ecuația M=m/ ? înlocuiți o altă identitate cunoscută: ?=N/Nа, unde N este numărul de molecule sau atomi ai unei substanțe, Nа este Avogadro continuu, egal cu 6*10 la puterea a 23-a, apoi masa molară se calculează folosind o formulă diferită: M=m0*Nа. Adică, există o altă formulă pentru calcularea masei molare Exemplul 2. Masa unei molecule a unei substanțe este de 3 * 10 (la puterea de minus 27) kg. Detectarea molarului masa substante. Cunoscând valoarea numărului continuu Avogadro, rezolvăm formula: M=3*10(la puterea a 27-a minus)kg*6*10 (la puterea a 23-a)1/mol=18*10(la puterea a 4-a minus) kg/mol.

Video pe tema

Într-un curs de chimie școlar, întâlnim un termen precum saturația molară. Este prezent și în manualele de chimie pregătite pentru studenții universitari. A ști ce este masa molară și cum se calculează este necesar atât pentru școlari și elevi care doresc să treacă cu ușurință examenul de chimie, cât și pentru cei care au decis să aleagă această știință ca profesie viitoare.

Instrucţiuni

1. În timpul experimentelor de chimie analitică, eșantionarea este extrem de comună. În toate recenziile, printre alți parametri, este determinată cantitatea de substanță luată. În majoritatea problemelor de chimie analitică se întâlnesc concepte precum mol, număr de substanță, masă molară și saturație. Concentrațiile chimice sunt exprimate prin mai multe metode. Există concentrații molare, de masă și de volum. Concentrația molară este raportul dintre numărul de substanțe și volumul soluției. Această idee se regăsește la cursurile de chimie din clasele a 10-a și a 11-a. Se exprimă prin formula: c (X) = n(X) / V, unde n (X) este numărul de solut X; V este volumul soluției Cel mai adesea, calculul concentrației molare se efectuează în raport cu soluțiile, deoarece soluțiile constau din apă și o substanță dizolvată. concentraţie care trebuie determinat. Unitatea de măsură pentru concentrația molară este mol/l.

2. Cunoscând formula concentrației molare, puteți pregăti o soluție. Dacă saturația molară este cunoscută, atunci se folosește următoarea formulă pentru obținerea soluției: Cb = mb/Mb * Vp Folosind această formulă se calculează masa substanței mb, iar Vp nu se modifică (Vp = const). După aceasta, o substanță de o anumită masă este amestecată încet cu apă și se obține o soluție.

3. În chimia analitică, la rezolvarea problemelor despre soluții, saturația molară și fracția de masă a unei substanțe sunt interdependente. Fracția de masă wb a unei substanțe dizolvate este raportul dintre masa sa mb și masa soluției mp:wb = mb/mp, unde mp = mb + H2O (soluția constă din apă și o substanță dizolvată) Saturația molară este egală cu produsul fracției de masă cu densitatea soluției împărțit la masa molară: сb = wb Pp-pa/ Mb

Pentru a determina concentrația molară a unei soluții, determinați numărul de substanțe în moli care sunt prezente pe unitatea de volum a soluției. Pentru a face acest lucru, găsiți masa și formula chimică a substanței dizolvate, găsiți numărul acesteia în moli și împărțiți la volumul soluției.

vei avea nevoie

cilindru gradat, cântare, tabel periodic.

Instrucţiuni

1. Cu ajutorul unei scale precise, descoperiți masa substanței dizolvate în grame. Determinați formula sa chimică. După aceasta, folosind tabelul periodic, găsiți masele nucleare ale tuturor particulelor incluse în molecula substanței inițiale și adăugați-le. Dacă într-o moleculă există mai multe particule identice, înmulțiți masa nucleară a unei particule cu numărul lor. Numărul rezultat va fi egal cu masa molară a substanței date în grame pe mol. Aflați numărul de substanțe dizolvate în moli împărțind masa substanței la masa sa molară.

2. Se dizolvă substanța într-un solvent. Poate fi apă, alcool, eter sau alt lichid. Asigurați-vă că nu mai există particule solide în soluție. Turnați soluția într-un cilindru gradat și găsiți-i volumul după numărul de diviziuni de pe scară. Măsori volumul în cm? sau mililitri. Pentru a determina concentrația molară simplă, împărțiți numărul de dizolvat în moli la volumul soluției în cm?. Rezultatul va fi în moli pe cm?.

3. Dacă soluția este deja gata, atunci în majoritatea cazurilor saturația sa este determinată în fracțiuni de masă. Pentru a determina concentrația molară, calculați masa substanței dizolvate. Folosiți o scară pentru a determina masa soluției. Înmulțiți procentul cunoscut de substanță dizolvată cu masa soluției și împărțiți cu 100%. De exemplu, dacă știți că există o soluție de sare de masă de 10%, trebuie să înmulțiți masa soluției cu 10 și să împărțiți cu 100.

4. Determinați forma chimică a solutului și, folosind metodologia deja descrisă, determinați masa molară a acestuia. După aceasta, găsiți numărul de substanțe dizolvate în moli împărțind masa calculată la masa molară. Folosind un cilindru gradat, găsiți volumul fiecărei soluții și împărțiți numărul de substanțe în moli la acest volum. Rezultatul va fi saturația molară a substanței din această soluție.

Video pe tema

Azotul este un element cu numărul nuclear 7 în tabelul periodic al elementelor chimice, care a fost descoperit de D. I. Mendeleev. Azotul este desemnat prin simbolul N și are formula N2. În condiții tipice, azotul este un gaz biatomic care este incolor, inodor și fără gust. Acesta este elementul care formează trei sferturi din atmosfera pământului nostru.

Instrucţiuni

1. Astăzi, azotul este utilizat pe scară largă în diferite tipuri de producție. Astfel, compușii care conțin acest element sunt utilizați în crearea de coloranți, explozivi, medicamente și alte industrii chimice.

2. Azotul gazos are proprietăți bune care previn putrezirea, descompunerea și oxidarea materialelor. Este utilizat pentru purjarea diferitelor conducte și pentru umplerea camerelor de anvelope ale mașinilor și aeronavelor. În plus, azotul este utilizat pentru producerea de amoniac, îngrășăminte speciale cu azot, în producția de cocs etc.

3. Cum să detectezi masa azot cunoașteți, desigur, doar chimiști și fizicieni experți, iar formulele prezentate mai jos vă vor permite să scădeți și să aflați masa această substanță chiar și celor mai neexperimentați elevi sau studenți.

4. Se dovedește că este faimos că molecula azot are formula N2, masa nucleară sau așa-numita masă molară este 14,00674 a. e.m. (g/mol) și, în consecință, masa de culoare a moleculei azot va fi egal cu 14,00674? 2 = 28,01348, rotunjiți pentru a obține 28.

5. Dacă trebuie să determinați masa molecule azotîn kilograme, atunci aceasta se poate face folosind următoarea metodă: 28?1 a. e.m. = 28 ? 1,6605402 (10) ? 10? 27 kg = 46,5? 10?27 kg = 438. Determinarea masei azot va permite pe viitor să se calculeze cu ușurință formule care conțin masa molecule azot, precum și găsirea componentelor necesare, care, de exemplu, sunt necunoscute într-o problemă chimică sau fizică.

Video pe tema

Fiţi atenți!
În industrie, azotul este folosit în principal pentru achiziționarea de amoniac și este, de asemenea, folosit pentru a oferi un mediu inert în diferite procese chimice, adesea în instalațiile metalurgice atunci când se pompează lichide inflamabile. Azotul lichid este utilizat pe scară largă ca agent frigorific datorită proprietăților sale de „îngheț”, este utilizat în mod activ în medicină, exclusiv în cosmetologie.

Greutatea moleculară este greutatea moleculară, care poate fi numită și masa unei molecule. Masa moleculară este exprimată în unități de masă nucleară. Dacă analizăm valoarea masei moleculare în părți, rezultă că suma maselor tuturor atomilor care alcătuiesc molecula reprezintă masa ei moleculară. masa. Dacă vorbim despre unități de măsură de masă, atunci de preferință toate măsurătorile se fac în grame.

Instrucţiuni

1. Reprezentarea în sine a greutății moleculare este legată de reprezentarea moleculei. Dar este imposibil să spunem că această condiție poate fi aplicată numai unor astfel de substanțe în care molecula, de exemplu, hidrogen, este situat separat. Pentru cazurile în care moleculele nu sunt separate de restul, ci într-o legătură restrânsă, toate datele și definițiile de mai sus sunt, de asemenea, valabile.

2. Pentru început, pentru a determina masa hidrogen, vei avea nevoie de o substanta care sa contina hidrogen si de care sa poata fi usor izolata. Acesta poate fi un fel de soluție de alcool sau un alt amestec, unele dintre componentele cărora, în anumite condiții, își schimbă starea și eliberează ușor soluția de prezența sa. Găsiți o soluție din care puteți evapora substanțele necesare sau inutile folosind încălzirea. Aceasta este cea mai ușoară metodă. Acum decideți dacă veți evapora o substanță de care nu aveți nevoie sau dacă va fi hidrogen, o moleculară masa pe care intenționați să le măsurați. Dacă o substanță obscenă se evaporă, nimic groaznic, principalul lucru este că nu este toxică. în cazul evaporării substanței dorite, trebuie să pregătiți echipamentul astfel încât toată evaporarea să fie păstrată în balon.

3. După ce ați separat totul indecent de compoziție, începeți să măsurați. În acest scop, numărul lui Avogadro este potrivit pentru dvs. Cu ajutorul acestuia veți putea calcula relativul nuclear și molecular masa hidrogen. Găsiți toate opțiunile de care aveți nevoie hidrogen care sunt prezente în fiecare tabel, determină densitatea gazului rezultat, deoarece se va potrivi cu una dintre formule. După aceasta, înlocuiți toate rezultatele rezultate și, dacă este necesar, schimbați unitatea de măsură în grame, așa cum sa discutat mai sus.

4. Reprezentarea greutății moleculare este deosebit de relevantă atunci când vine vorba de polimeri. Pentru ei este mai semnificativ să se introducă reprezentarea greutății moleculare medii, datorită eterogenității moleculelor incluse în compoziția lor. De asemenea, după greutatea moleculară medie, se poate aprecia cât de mare este gradul de polimerizare al unei anumite substanțe.

Video pe tema

În chimie, molul este folosit ca unitate de număr pentru o substanță. O substanță are trei clasări: masă, masă molară și număr de substanță. Masa molară este masa unui mol dintr-o substanță.

Instrucţiuni

1. Un mol dintr-o substanță este numărul care conține atâtea unități structurale câte atomi există într-un izotop de carbon obișnuit (neradioactiv) în 0,012 kg. Unitățile structurale ale materiei includ molecule, atomi, ioni și electroni. Când, în condițiile problemei, se dă o substanță cu o masă nucleară relativă Ar, din formula substanței, în funcție de formularea problemei, fie masa unui mol al aceleiași substanțe, fie masa molară a acesteia este găsit prin efectuarea de calcule. Masa nucleară relativă a Ar este o valoare egală cu raportul dintre masa medie a unui izotop al unui element și 1/12 din masa carbonului.

2. Atât substanțele organice, cât și cele anorganice au masă molară. De exemplu, calculați acest parametru în raport cu apa H2O și metanul CH3. Mai întâi, găsiți masa molară a apei: M(H2O)=2Ar(H)+Ar(O)=2*1+16=18 g/mol Metanul este un gaz de origine organică. Aceasta înseamnă că molecula sa conține hidrogen și atomi de carbon. Fiecare moleculă a acestui gaz conține trei atomi de hidrogen și un atom de carbon. Calculați masa molară a acestei substanțe după cum urmează: M(CH3)=Ar(C)+2Ar(H)=12+3*1=15 g/mol În mod similar, calculați masele molare ale oricăror alte substanțe.

3. De asemenea, masa unui mol dintr-o substanță sau masa molară se află cunoscând masa și numărul substanței. În acest caz, masa molară este calculată ca raportul dintre masa unei substanțe și numărul acesteia. Formula arată astfel: M=m/?, unde M este masa molară, m este masa, ? – numărul unei substanțe Masa molară a unei substanțe se exprimă în grame sau kilograme pe mol. Dacă se cunoaște masa unei molecule a unei substanțe, atunci, cunoscând numărul lui Avogadro, se poate determina masa unui mol de substanță în felul următor: Mr = Na*ma, unde Mr este masa molară, Na este numărul lui Avogadro, ma este masa moleculei Deci, să zicem, cunoscând masa unui atom de carbon, este posibil să se determine masa molară a acestei substanțe: Mr=Na*ma=6,02*10^23*1,993*. 10^-26=12 g/mol

Video pe tema

Ce este saturația molară? Aceasta este o valoare care arată câți moli de substanță sunt într-un litru de soluție. Metoda de găsire a masei molare depinde de condițiile problemei.

vei avea nevoie

– cantare de precizie;
– recipient de măsurare;
– tabel de solubilitate a sării;
– Tabelul periodic.

Instrucţiuni

1. Să presupunem că vi se dă o sarcină: să determinați care este saturația molară a unei soluții de 71 de grame de sulfat de sodiu conținută în 450 de mililitri de soluție.

2. Înaintea tuturor, scrieți formula exactă a sulfatului de sodiu: Na2SO4. Notați greutățile nucleare ale tuturor elementelor care alcătuiesc molecula acestei substanțe: Na – 23, S – 32, O -16. Nu uitați să înmulțiți cu indici Greutățile nucleare finale sunt: Na – 46, S – 32, O – 64. În consecință, greutatea moleculară a sulfatului de sodiu este de 142.

3. Împărțind masa reală a sulfatului de sodiu la masa molară, aflați câți moli din această sare sunt în soluție. Aceasta se face astfel: 71/142 = 0,5 mol.

4. Dacă în 1000 ml de soluție ar fi conținute 71 de grame de sulfat de sodiu, ar fi o soluție de 0,5 molar. Dar aveți 450 de mililitri, prin urmare, trebuie să recalculați: 0,5 * 1000 / 450 = 1,111 sau soluție rotunjită de 1,1 molar. Problema este rezolvată.

5. Ei bine, ce se întâmplă dacă ți s-a dat (să zicem, la un atelier de laborator de chimie) o cantitate necunoscută dintr-o substanță, să zicem, clorură de sodiu, un recipient cu o cantitate necunoscută de apă și ți s-a cerut să determine molarul concentraţie solutie, cea care inca nu a fost obtinuta? Și nu este nimic complicat aici.

6. Se cântărește cu atenție clorura de sodiu, de preferință pe o balanță precisă (de laborator, ideal analitică). Scrieți sau amintiți-vă rezultatul.

7. Turnați apa într-un recipient de măsurare (un pahar gradat de laborator sau un cilindru gradat), setați-i volumul și, în consecință, masa, pe baza faptului că densitatea apei este 1.

8. Asigurați-vă, folosind tabelul de solubilitate a sării, că fiecare clorură de sodiu se va dizolva în acea cantitate de apă la temperatura camerei.

9. Se dizolvă sarea în apă și din nou, folosind un recipient de măsurare, setați volumul exact al soluției rezultate. Calculați molar concentraţie soluție după formula: m * 1000 / (M * V), unde m este masa reală a clorurii de sodiu, M este masa sa molară (aproximativ 58,5), V este volumul soluției în mililitri.

10. Să presupunem că masa de clorură de sodiu a fost de 12 grame, volumul soluției a fost de 12000 / (58,5 * 270) = 0,7597. (soluție de aproximativ 0,76 molar).

Video pe tema

Masa molară este masa unui mol dintr-o substanță, adică o valoare care indică cât de mult dintr-o substanță conține 6,022 * 10 (la puterea a 23) particule (atomi, molecule, ioni). Dacă nu vorbim despre o substanță pură, ci despre un amestec de substanțe? Să spunem despre aerul de care o persoană are nevoie vitală, este un amestec dintr-o mare varietate de gaze. Cum să-i calculăm masa molară?

vei avea nevoie

– cantare de laborator de precizie;
– balon cu fund rotund cu secțiune măcinată și robinet;
– pompa de vid;
– manometru cu două robinete și furtunuri de legătură;
– termometru.

Instrucţiuni

1. Înaintea tuturor, gândiți-vă la posibila eroare a calculelor. Dacă nu aveți nevoie de o precizie ridicată, limitați-vă doar la cele trei componente cele mai semnificative: azot, oxigen și argon și luați valori „rotunjite” pentru concentrațiile lor. Dacă aveți nevoie de un rezultat mai precis, atunci utilizați dioxid de carbon în calcule și puteți face fără rotunjire.

2. Să ne imaginăm că ești mulțumit de prima variantă. Scrieţi greutăţile moleculare ale acestor componente şi concentraţiile lor în masă în aer: - azot (N2). Greutate moleculară 28, saturație în masă 75,50% - oxigen (O2); Greutate moleculară 32, saturație în masă 23,15% - argon (Ar); Greutate moleculară 40, saturație în masă 1,29%.

3. Pentru a simplifica calculele, rotunjiți valorile concentrației: - pentru azot - până la 76% - pentru oxigen - până la 23% - pentru argon - până la 1,3%.

4. Faceți un calcul simplu: 28* 0,76 + 32* 0,23 + 40*0,013 = 29,16 grame/mol.

5. Valoarea rezultată este foarte apropiată de cea indicată în cărțile de referință: 28,98 grame/mol. Discrepanța se datorează rotunjirii.

6. Puteți determina masa molară a aerului cu ajutorul unei simple abilități de laborator. Pentru a face acest lucru, măsurați masa balonului cu aer în el.

7. Notează rezultatul. Apoi, după ce a conectat furtunul balonului la manometru, deschideți robinetul și, pornind pompa, începeți să pompați aer din balon.

8. Așteptați puțin (pentru ca aerul din balon să se încălzească la temperatura camerei), înregistrați citirile manometrului și termometrului. După aceasta, închideți robinetul de pe balon, deconectați furtunul acestuia de la manometru și cântăriți balonul cu o cantitate nouă (redusă) de aer. Notează rezultatul.

9. Atunci vă va veni în ajutor ecuația universală Mendeleev-Clapeyron: PVm = MRT Scrieți-o într-o formă ușor modificată: ?PVm = ?MRT, și cunoașteți atât metamorfoza presiunii aerului?P cât și metamorfoza masei de aer?M. . Masa molară a aerului m este ușor de calculat: m = ?MRT/?PV.

Sfaturi utile
Ecuația Mendeleev-Clapeyron descrie starea unui gaz perfect, ceea ce aerul, desigur, nu este. Dar la valori de presiune și temperatură apropiate de tipic, erorile sunt atât de nesemnificative încât pot fi neglijate.

Masa molară este cea mai importantă combinație a oricărei substanțe, inclusiv oxigenul. Cunoscând masa molară, se pot face calcule ale reacțiilor chimice, proceselor fizice etc. Această valoare poate fi determinată folosind tabelul periodic sau ecuația de stare a unui gaz imaculat.

vei avea nevoie

– tabelul periodic al elementelor chimice;
- cântare;
– manometru;
– termometru.

Instrucţiuni

1. Dacă este adevărat că gazul studiat este oxigen, identificați elementul corespunzător în tabelul periodic al elementelor chimice (tabelul periodic). Găsiți elementul oxigen, desemnat prin litera latină O, cel situat la numărul 8.

2. Masa sa nucleară este de 15,9994. Deoarece această masă este indicată ținând cont de prezența izotopilor, atunci luați cel mai cunoscut atom de oxigen, a cărui masă nucleară relativă va fi 16.

3. Luați în considerare faptul că molecula de oxigen este diatomică, prin urmare masa moleculară relativă a oxigenului gazos va fi egală cu 32. Este numeric egală cu masa molară a oxigenului. Adică, masa molară a oxigenului va fi de 32 g/mol. Pentru a converti această valoare în kilograme pe mol, împărțiți-o la 1000, obțineți 0,032 kg/mol.

4. Dacă este adevărat că gazul în cauză este oxigen, determinați-i masa molară folosind ecuația de stare a unui gaz imaculat. În cazurile în care nu există temperaturi ultra-înalte sau ultra-scăzute și presiune mare, când starea de agregare a unei substanțe se poate modifica, oxigenul poate fi considerat un gaz ideal. Pompați aerul dintr-un cilindru etanș echipat cu un manometru, al cărui volum este cunoscut. Cântărește-l pe o cântar.

5. Umpleți-l cu gaz și cântăriți-l din nou. Diferența de masă dintre un cilindru gol și cel umplut cu gaz va fi egală cu masa gazului în sine. Exprimați-l în grame. Folosind un manometru, determinați presiunea gazului în cilindru în pascali. Temperatura acestuia va fi egală cu temperatura aerului ambiant. Măsurați-l cu un termometru și convertiți-l în Kelvin adăugând 273 la valoarea în grade Celsius.

6. Calculați masa molară a gazului înmulțind masa sa m cu temperatura T și gazul universal continuu R (8.31). Împărțiți treptat numărul rezultat la valorile presiunii P și volumului V (M=m 8,31 T/(P V)). Rezultatul ar trebui să fie aproape de 32 g/mol.

Video pe tema

Masa a 1 mol de substanță se numește masa sa molară și este desemnată prin litera M. Unitățile de măsură ale masei molare sunt g/mol. Metoda de calcul a acestei valori depinde de condițiile date.

vei avea nevoie

– tabelul periodic al elementelor chimice D.I. Tabel periodic (tabel periodic);
- calculator.

Instrucţiuni

1. Dacă se cunoaște formula chimică a unei substanțe, atunci molarul acesteia masa poate fi calculat folosind tabelul periodic. Masa molară a unei substanțe (M) este egală cu masa sa moleculară relativă (Mr). Pentru a-l calcula, găsiți în tabelul periodic masele nucleare ale tuturor elementelor care alcătuiesc substanța (Ar). În mod tradițional, acesta este numărul scris în colțul din dreapta jos al celulei elementului corespunzător sub numărul său de serie. Să presupunem că masa nucleară a hidrogenului este 1 – Ar (H) = 1, masa nucleară a oxigenului este 16 – Ar (O) = 16, masa nucleară a sulfului este 32 – Ar(S) = 32.

2. Pentru a afla moleculara si molara masa substanță, este necesar să se însumeze masele nucleare relative ale elementelor incluse în ea, ținând cont de numărul atomilor acestora. Mr = Ar1n1+Ar2n2+…+Arxnx. Astfel, masa molară a apei (H2O) este egală cu suma masei nucleare a hidrogenului (H) înmulțită cu 2 și a masei nucleare a oxigenului (O). M(H2O) = Ar(H)a2 + Ar(O) = 1-2 +16=18(g/mol). Masa molară a acidului sulfuric (H2SO4) este egală cu suma masei nucleare a hidrogenului (H) înmulțită cu 2, a masei nucleare a sulfului (S) și a masei nucleare a oxigenului (O) înmulțită cu 4. M ( H2S04) = Ar (H) 2 + Ar(S) + Ar(O) 4 = 1 2 + 32 + 16 4 = 98 (g/mol). Masa molară a substanțelor primitive constând dintr-un element este calculată în același mod. Să presupunem că masa molară a oxigenului gazos (O2) este egală cu masa nucleară a elementului oxigen (O) înmulțită cu 2. M (O2) = 16?2 = 32 (g/mol).

3. Dacă formula chimică a unei substanțe este necunoscută, dar numărul și masa ei sunt cunoscute, molarul său masa poate fi detectat folosind formula: M=m/n, unde M este masa molară, m este masa substanței, n este numărul substanței. Să zicem că se știe că 2 moli dintr-o substanță au masa 36 g, atunci masa sa molară este M= m/n=36 g? 2 mol = 18 g/mol (cel mai probabil fiecare este apă H2O). Dacă 1,5 mol dintr-o substanţă are masa 147 g, atunci masa sa molară este M = m/n = 147 g? 1,5 mol = 98 g/mol (cel mai probabil fiecare este acid sulfuric H2SO4).

Video pe tema

Masa echivalentă molară arată masa unui mol dintr-o substanță. Este desemnat mare prin litera M. 1 mol este numărul unei substanțe care conține un număr de particule (atomi, molecule, ioni, electroni liberi) egal cu numărul lui Avogadro (valoare continuă). Numărul lui Avogadro este de aproximativ 6,0221 · 10^23 (particule).

Instrucţiuni

1. Pentru a descoperi molarul masa substanțe, înmulțiți masa o moleculă dintr-o substanță dată pe număr Avogadro: M = m(1 moleculă) N(A).

2. Masa molară are dimensiunea [g/mol]. Deci, notați totalul în aceste unități de măsură.

3. Masa molara echivalent este numeric egală cu greutatea sa moleculară relativă. Masa moleculară relativă a unei substanțe se notează cu M(r). Acesta arată raportul dintre masa unei molecule a substanței specificate și 1/12 din masa unui atom al izotopului de carbon (cu număr nuclear 12).

4. 1/12 din masa unui atom al izotopului de carbon (12) are simbolul – 1 a.m.u.:1 a.m.u. = 1/12 m(C) ? 1,66057 · 10^(-27) kg? 1,66057 10^(-24) g.

5. Trebuie înțeles că masa moleculară relativă este o cantitate adimensională, prin urmare, este imposibil să se pună un semn de identitate între ea și masa molară;

6. Dacă vrei să găsești un molar masa element individual, consultați tabelul elementelor chimice D.I. Mendeleev. Masa molară a unui element va fi egală cu masa relativă a unui atom al acestui element, care este de obicei indicată în partea de jos a fiecărei celule. Hidrogenul are un nuclear relativ masa 1, heliu – 4, litiu – 7, beriliu – 9 etc. Dacă problema nu necesită precizie ridicată, utilizați valoarea masei rotunjite.

7. Să presupunem că masa molară a elementului oxigen este de aproximativ 16 (într-un tabel aceasta ar putea fi scrisă ca 15,9994).

8. Dacă trebuie să calculați molarul masa substanță gazoasă simplă, a cărei moleculă are doi atomi (O2, H2, N2), înmulțește nuclearul masa element per 2:M(H2) = 1 2 = 2 (g/mol M(N2) = 14 2 = 28 (g/mol);

9. Masa molară a unei substanțe dificile este suma maselor molare ale fiecăruia dintre componentele sale constitutive. În acest caz, numărul nuclear pe care îl găsiți în tabelul periodic este înmulțit cu indicele corespunzător al elementului din substanță.

10. De exemplu, apa are formula H(2)O Masa molară a hidrogenului în apă: M(H2) = 2 (g/mol Masa molară a oxigenului în apă: M(O) = 16 (g/mol); Masa molară a fiecărei molecule de apă: M(H(2)O) = 2 + 16 = 18 (g/mol).

11. Bicarbonatul de sodiu (bicarbonat de sodiu) are formula NaHCO(3).M(Na) = 23 (g/mol);M(H) = 1 (g/mol);M(C) = 12 (g/mol); M (O3) = 163 = 48 (g/mol) M(NaHC03) = 23 + 1 + 12 + 48 = 84 (g/mol);

Video pe tema

Saturația molară este o valoare care arată câți moli de substanță sunt într-un litru de soluție. Să presupunem că un litru de soluție conține exact 58,5 grame de sare de masă - clorură de sodiu. Deoarece valoarea molară a acestei substanțe este exact de 58,5 g/mol, putem spune că în acest caz aveți o soluție de sare de un molar. (Sau, așa cum este scris, soluție 1M).

vei avea nevoie

– tabel de solubilitate a substanțelor.

Instrucţiuni

1. Soluția la această problemă depinde de anumite condiții. Dacă știți masa exactă a substanței și volumul exact al soluției, atunci soluția este foarte primitivă. Să presupunem că 15 grame de clorură de bariu sunt conținute în 400 de mililitri de soluție. Care este saturația sa molară?

2. Începeți prin a vă aminti formula exactă a acestei săruri: BaCl2. Folosind tabelul periodic, determinați masele nucleare ale elementelor incluse în compoziția sa. Și, ținând cont de indicele 2 al clorului, se obține greutatea moleculară: 137 + 71 = 208. În consecință, masa molară a clorurii de bariu este de 208 g/mol.

3. Și în funcție de condițiile problemei, soluția conține 15 grame din această substanță. Cât este asta în alunițe? Împărțirea a 15 la 208 dă: aproximativ 0,072 moli.

4. Acum trebuie să țineți cont de faptul că volumul soluției este de 1 litru și fiecare este de 0,4. Împărțind 0,072 la 0,4 rezultă: 0,18. Adică aveți aproximativ 0,18 molar soluție de clorură de bariu.

5. Să complicăm puțin rezolvarea problemei. Să ne imaginăm că ați începe să dizolvați în 100 de mililitri de apă la temperatura camerei sarea de masă deja menționată, care vă este foarte familiară, clorura de sodiu. L-ai adăugat în porții mici, amestecând bine și așteptând până s-a dizolvat complet. Și apoi a venit momentul când o altă fracțiune minusculă nu s-a dizolvat complet, în ciuda agitației intense. Este necesar să se determine care este saturația molară a soluției rezultate.

6. Înainte de toți ceilalți, trebuie să descoperiți tabelele de solubilitate ale substanțelor. Acestea sunt în majoritatea cărților de referință în domeniul chimiei, de asemenea, puteți găsi aceste date pe Internet. Puteți determina cu ușurință că la temperatura camerei limita de saturație (adică limita de solubilitate) a clorurii de sodiu este de 31,6 grame/100 grame de apă.

7. În funcție de condițiile problemei, ați dizolvat sare în 100 de mililitri de apă, dar în ceai densitatea sa este de fapt egală cu 1. Așa că să rezumam: soluția rezultată conține aproximativ 31,6 grame de clorură de sodiu. Un mic exces nedizolvat, precum și o anumită modificare a volumului la dizolvarea sării, pot fi neglijate, eroarea va fi mică.

8. În consecință, 1 litru de soluție ar conține de 10 ori mai multă sare - 316 grame. Având în vedere că masa molară a clorurii de sodiu, așa cum sa spus la început, este de 58,5 g/mol, veți găsi cu ușurință rezultatul: 316/58,5 = 5,4 soluție molară.

Masa molara substante– aceasta este masa unui mol, adică numărul său, care conține 6.022 * 10^23 particule elementare - atomi, ioni sau molecule. Unitatea sa de măsură este gram/mol.

Instrucţiuni

1. Pentru a calcula molarul masa, ai nevoie doar de tabelul periodic, abilități de chimie de bază și cunoștințele de a face calcule, desigur. Să presupunem că o substanță larg cunoscută este acidul sulfuric. Este atât de utilizat pe scară largă într-o mare varietate de industrii încât poartă pe bună dreptate numele „sângele chimiei”. Care este greutatea sa moleculară?

2. Scrieți formula exactă a acidului sulfuric: H2SO4. Acum luați tabelul periodic și vedeți care sunt masele nucleare ale tuturor elementelor care îl compun. Există trei dintre aceste elemente - hidrogen, sulf și oxigen. Masa nucleară a hidrogenului este 1, sulf – 32, oxigen – 16. În consecință, masa moleculară totală a acidului sulfuric, ținând cont de indici, este egală cu: 1*2 + 32 + 16*4 = 98 amu (nuclear unități de masă).

3. Acum să ne amintim o altă definiție a cârtiței: acesta este numărul substante, a cărui masă în grame este numeric egală cu masa sa exprimată în unități nucleare. Astfel, se dovedește că 1 mol de acid sulfuric cântărește 98 de grame. Aceasta este masa sa molară. Problema este rezolvată.

4. Să ne imaginăm că vi se oferă următoarele date: există 800 de mililitri dintr-o soluție de 0,2 molare (0,2 M) de sare și se știe că în formă uscată această sare cântărește 25 de grame. Este necesar să-și calculeze molarul masa .

5. Mai întâi, amintiți-vă definiția unei soluții de 1 molar (1M). Aceasta este o soluție, din care 1 litru conține 1 mol din unele substante. În consecință, 1 litru de soluție 0,2 M ar conține 0,2 moli substante. Dar nu ai 1 litru, ci 0,8 litri. În consecință, în realitate aveți 0,8 * 0,2 = 0,16 moli substante .

6. Și atunci totul devine mai ușor ca niciodată. Dacă 25 de grame de sare conform condițiilor problemei sunt 0,16 moli, ce număr este egal cu un mol? După efectuarea calculului într-un singur pas, veți găsi: 25/0,16 = 156,25 grame. Masa molară a sării este de 156,25 grame/mol. Problema este rezolvată.

7. În calculele dumneavoastră, ați folosit valorile rotunjite ale greutăților nucleare ale hidrogenului, sulfului și oxigenului. Dacă trebuie să faceți calcule cu mare precizie, rotunjirea este inacceptabilă.

Cantitatea de materie este numărul de elemente structurale (molecule, atomi, ioni etc.) conținute într-un corp sau sistem. Cantitatea de substanță este exprimată în moli. Un mol este egal cu cantitatea de substanță dintr-un sistem care conține același număr de elemente structurale cât există atomi în 0,012 kg de izotop de carbon 12 C. Cantitatea de substanță a unui corp (sistem)

Unde N - numărul de elemente structurale (molecule, atomi, ioni etc.) care alcătuiesc corpul (sistemul). constanta lui Avogadro N O =6,02 1023 mol-1.

Masa molară a unei substanțe,

Unde m- masa unui corp (sistem) omogen;  este cantitatea de substanță (numărul de moli) din acest corp (sistem). Exprimat în unități de g/mol (sau kg/mol).

O unitate de masă egală cu 1/12 din masa unui atom de carbon de 12 C se numește unitate de masă atomică (amu). Masele atomilor sau moleculelor exprimate in unitati de masa atomica se numesc, respectiv, masa atomica relativa sau moleculara relativa a unei substante. Masa moleculară relativă a unei substanțe este formată din masele atomice relative ale elementelor chimice care alcătuiesc molecula substanței. Masele atomice relative ale elementelor chimice sunt date în tabelul lui D.I Mendeleev (vezi și tabelul 8 din anexa acestui manual).

Masa molară a unei substanțe este numeric egală cu masa atomică sau moleculară relativă a unei substanțe date, dacă dimensiunea a.m.u. înlocuiți cu dimensiunea g/mol.

Cantitatea de substanță dintr-un amestec de n gaze

sau
,

unde ν i , N i , m i ,  i - respectiv, cantitatea de substanță, numărul de molecule, masa și masa molară i a-lea component al amestecului ( i=1,2,…,n).

Mendeleev - ecuația Clapeyron (ecuația de stare a gazului ideal)

Unde T - masa gazului,  - masa molară a gazului, R - constanta universală a gazului, ν - cantitatea de substanță, T - temperatura termodinamica.

Legile experimentale ale gazelor, care sunt cazuri speciale ale ecuației Mendeleev-Clapeyron pentru izoprocese:

a) Legea Boyle-Mariotte (proces izoterm: T=const, m=const)

sau pentru două stări de gaz, desemnate 1 și 2,

b) Legea lui Gay-Lussac (proces izobar: r=const, m=const)

sau pentru două state
,

c) Legea lui Charles (proces izocor: V=const, m=const)

sau pentru două state
,

d) legea gazelor combinate ( m=const)

sau pentru două state
.

Condițiile normale înseamnă presiune p o =1 atm (1,013  10 5 Pa), temperatura 0 o C ( T=273 K).

Legea lui Dalton care determină presiunea unui amestec n gazele

Unde p i - presiuni parțiale ale componentelor amestecului ( i=1,2,…,n). Presiunea parțială este presiunea gazului pe care acest gaz ar produce-o dacă ar fi singur în recipientul ocupat de amestec.

Masa molară a unui amestec de n gaze

Fracție de masă i a-lea component al amestecului de gaze (în fracțiuni de unitate sau procente)

Unde T - greutatea amestecului.

Concentrația moleculară

Unde N - numărul de molecule conținute într-un sistem dat;  - densitatea materiei din sistem; V- volumul sistemului. Formula este valabilă nu numai pentru gaze, ci și pentru orice stare de agregare a unei substanțe.

Ecuația Van der Waals pentru gazul real

Unde oŞi b- coeficienții van der Waals

Pentru un gaz ideal, ecuația van der Waals se transformă în ecuația Mendeleev-Clapeyron.

Ecuația de bază a teoriei cinetice moleculare a gazelor

unde  p  este energia cinetică medie a mișcării de translație a moleculei.

SECȚIUNEA I. CHIMIE GENERALĂ

Exemple de rezolvare a unor probleme tipice

V. Determinarea masei molare medii a unui amestec de gaze

Formule și concepte care sunt utilizate:

unde M(amestec) este masa molară medie a unui amestec de gaze,

M(A), M(B), M(B) sunt masele molare ale componentelor amestecului A, B și C,

χ(A), χ(B), χ(B) - fracții molare ale componentelor amestecului A, B și C,

φ(A), φ(B), φ(B) - fracțiuni de volum ale componentelor amestecului A, B și C,

M(sur.) - masa molară a aerului, g/mol,

M r (sur.) - masa moleculară relativă a aerului.

Problema 23. Calculați masa molară a unui amestec în care fracțiile volumice ale metanului și butanului sunt de 85, respectiv 15%.

Masa molară a unui amestec este masa tuturor componentelor sale luate într-o cantitate totală de substanță în amestecul de 1 mol (M(CH4) = 16 g/mol, M(C4H10) = 58 g/mol). Masa molară medie a amestecului poate fi calculată folosind formula:

Răspuns: M(amestec) = 22,3 g/mol.

Problema 24. Determinați densitatea unui amestec de gaz cu azot, în care fracțiile volumice ale oxidului de carbon(I V), oxidului de sulf(I V) și oxidului de carbon(II) sunt de 35,25, respectiv 40%.

1. Calculați masa molară a amestecului (M(C O 2) = 44 g/mol, M (SO 2) = 64 g/mol, M(CO) = 28 g/mol):

2. Calculați densitatea relativă a amestecului cu azot:

Răspuns: D N2 (amestecuri) = 1,52.

Problema 25. Densitatea amestecului de acetilenă și butenă din spatele heliului este 11. Determinați fracția de volum a acetilenei din amestec.

1. Folosind formula, determinăm masa molară a amestecului (M(He) = 4 g/mol):

2. Să presupunem că avem 1 mol de amestec. Conține x mol C 2 H 2, apoi în conformitate cu

3. Să scriem expresia pentru calcularea masei molare medii a amestecului de gaze:

Să înlocuim toate datele cunoscute: M(C 2 H 2) = 26 g/mol, M(C 4 H 8) = 56 g/mol:

4. Prin urmare, 1 mol din amestec conține 0,4 moli C 2 H 2. Să calculăm fracția molară χ(C 2 H 2):

Pentru gaze φ(X) = χ(X). Prin urmare, φ(C2H4) = 40%.

Determinarea masei molare medii a unui amestec de gaze - Exemple de rezolvare a problemelor tipice - Concepte chimice de baza. Substanță - CHIMIE GENERALĂ - CHIMIE - Pregătire cuprinzătoare pentru testarea externă independentă Conform programului actual EIT - destinat pregătirii pentru evaluare externă independentă. Conține material teoretic prezentat în conformitate cu programul actual de chimie pentru școlile secundare și cu programul de Învățământ Superior; exemple de rezolvare a unor probleme tipice; sarcini de testare tematice.

INTRODUCERE ÎN CHIMIA GENERALĂ

Manual electronic
Moscova 2013

2. Concepte de bază și legi ale chimiei. Știința atomo-moleculară

2.10. Exemple de rezolvare a problemelor

2.10.1. Calculul maselor relative și absolute ale atomilor și moleculelor

Masele relative ale atomilor si moleculelor se determina folosind cele date in tabel de D.I. Valorile maselor atomice ale lui Mendeleev. În același timp, atunci când se efectuează calcule în scopuri educaționale, valorile maselor atomice ale elementelor sunt de obicei rotunjite la numere întregi (cu excepția clorului, a cărui masă atomică este considerată egală cu 35,5).

Exemplul 1. Masa atomică relativă a calciului A r (Ca) = 40; masa atomică relativă a platinei A r (Pt) = 195.

Masa relativă a unei molecule se calculează ca suma maselor atomice relative ale atomilor care alcătuiesc o moleculă dată, ținând cont de cantitatea de substanță a acestora.

Exemplul 2. Masa molară relativă a acidului sulfuric:

Masele absolute ale atomilor și moleculelor se găsesc împărțind masa a 1 mol de substanță la numărul lui Avogadro.

Exemplul 3. Determinați masa unui atom de calciu.

Soluţie. Masa atomică a calciului este A r (Ca) = 40 g/mol. Masa unui atom de calciu va fi egală cu:

m(Ca)= A r (Ca) : NA = 40: 6,02 · 10 23 = 6,64· 10-23 ani

Exemplul 4. Determinați masa unei molecule de acid sulfuric.

Soluţie. Masa molară a acidului sulfuric este M r (H 2 SO 4) = 98. Masa unei molecule m (H 2 SO 4) este egală cu:

2.10.2. Calculul cantității de substanță și calculul numărului de particule atomice și moleculare din valori cunoscute ale masei și volumului

Cantitatea de substanță se determină împărțind masa ei, exprimată în grame, la masa sa atomică (molară). Cantitatea de substanță în stare gazoasă la nivel zero se află împărțind volumul acesteia la volumul a 1 mol de gaz (22,4 l).

Exemplul 5. Determinați cantitatea de substanță de sodiu n(Na) conținută în 57,5 g de sodiu metalic.

Soluţie. Masa atomică relativă a sodiului este egală cu A r (Na) = 23. Găsim cantitatea de substanță prin împărțirea masei de sodiu metalic la masa sa atomică:

Exemplul 6. Determinați cantitatea de substanță de azot dacă volumul acesteia în condiții normale. este de 5,6 l.

Soluţie. Cantitatea de substanță azotată n(N 2) se află împărțind volumul acesteia la volumul unui mol de gaz (22,4 l):

Numărul de atomi și molecule dintr-o substanță este determinat prin înmulțirea cantității de substanță a atomilor și moleculelor cu numărul lui Avogadro.

Exemplul 7. Determinați numărul de molecule conținute în 1 kg de apă.

Soluţie. Găsim cantitatea de substanță apoasă împărțind masa sa (1000 g) la masa sa molară (18 g/mol):

Numărul de molecule în 1000 g de apă va fi:

N(H20) = 55,5 · 6,02· 10 23 = 3,34· 10 24 .

Exemplul 8. Determinați numărul de atomi conținuti în 1 litru (n.s.) de oxigen.

Soluţie. Cantitatea de substanță oxigenată, al cărei volum în condiții normale este de 1 litru, este egală cu:

n(02) = 1: 22,4 = 4,46 · 10 -2 mol.

Numărul de molecule de oxigen într-un litru (n.s.) va fi:

N(02) = 4,46 · 10 -2 · 6,02· 10 23 = 2,69· 10 22 .

Trebuie menționat că 26.9 · 10 22 de molecule vor fi conținute într-un litru de orice gaz în condiții ambientale. Deoarece molecula de oxigen este diatomică, numărul de atomi de oxigen dintr-un litru va fi de 2 ori mai mare, adică. 5.38 · 10 22 .

2.10.3. Calculul masei molare medii a unui amestec de gaze și al fracției de volum
gazele conținute în acesta

Masa molară medie a unui amestec de gaze se calculează pe baza maselor molare ale gazelor care alcătuiesc acest amestec și a fracțiilor lor de volum.

Exemplul 9. Presupunând că conținutul (în procente în volum) de azot, oxigen și argon din aer este de 78, 21 și, respectiv, 1, calculați masa molară medie a aerului.

Soluţie.

M aer = 0,78 · Mr (N2)+0,21 · Mr (02)+0,01 · Mr (Ar)= 0,78 · 28+0,21· 32+0,01· 40 = 21,84+6,72+0,40=28,96

sau aproximativ 29 g/mol.

Exemplul 10. Amestecul gazos conţine 12 l NH3, 5 l N2 şi 3 l H2, măsuraţi la nr. Calculați fracțiile volumice ale gazelor din acest amestec și masa sa molară medie.

Soluţie. Volumul total al amestecului de gaze este V=12+5+3=20 litri. Fracțiile de volum ale j gazelor vor fi egale:

Masa molară medie se calculează pe baza fracțiilor de volum ale gazelor care alcătuiesc acest amestec și a greutăților moleculare ale acestora:

M=0,6 · M(NH3)+0,25 · M(N2)+0,15 · M(H2) = 0,6 · 17+0,25· 28+0,15· 2 = 17,5.

2.10.4. Calculul fracției de masă a unui element chimic într-un compus chimic

Fracția de masă ω a unui element chimic este definită ca raportul dintre masa unui atom al unui element dat X conținut într-o anumită masă a unei substanțe și masa acestei substanțe m. Fracția de masă este o mărime adimensională. Se exprimă în fracții de unitate:

ω(X) = m(X)/m (0 o C și o presiune de 200 kPa, masa a 3,0 litri de gaz este de 6,0 g. Determinați masa molară a acestui gaz.

Soluţie.Înlocuind cantități cunoscute în ecuația Clapeyron–Mendeleev obținem:

M = mRT/PV = 6,0 · 8,31· 313/(200· 3,0)= 26,0.

Gazul în cauză este acetilena C2H2.

Exemplul 17. Arderea a 5,6 litri (n.s.) de hidrocarbură a produs 44,0 g dioxid de carbon și 22,5 g apă. Densitatea relativă a hidrocarburii în raport cu oxigenul este 1,8125. Determinați adevărata formulă chimică a hidrocarburii.

Soluţie. Ecuația de reacție pentru arderea hidrocarburilor poate fi reprezentată după cum urmează:

Cantitatea de hidrocarbură este 5,6:22,4=0,25 mol. În urma reacției, se formează 1 mol de dioxid de carbon și 1,25 moli de apă, care conține 2,5 moli de atomi de hidrogen. Când o hidrocarbură este arsă cu o cantitate de 1 mol de substanță, se obțin 4 moli de dioxid de carbon și 5 moli de apă. Astfel, 1 mol de hidrocarbură conține 4 moli de atomi de carbon și 10 moli de atomi de hidrogen, adică. formula chimică a hidrocarburii este C 4 H 10. Masa molară a acestei hidrocarburi este M=4 · 12+10=58. Densitatea sa relativă de oxigen D=58:32=1,8125 corespunde valorii date în enunțul problemei, care confirmă corectitudinea formulei chimice găsite.

INTRODUCERE ÎN CHIMIA GENERALĂ

INTRODUCERE ÎN CHIMIA GENERALĂ Manual electronic Moscova 2013 2. Concepte și legile de bază ale chimiei. Știința atomo-moleculară 2.10. Exemple de rezolvare a problemelor 2.10.1. Calculul relativului

Dacă gazele ideale sunt în cilindri comunicanți separați printr-un robinet, atunci când robinetul este deschis, gazele din cilindri se amestecă între ele și fiecare dintre ele umple volumul ambelor cilindri.

Pentru un gaz ideal (sau două gaze diferite) situate în cilindri comunicanți, atunci când robinetul este deschis, unii parametri devin aceiași:

Presiunea gazului (sau a amestecului de gaze) după deschiderea robinetului este egalizată:

gazul (sau un amestec de gaze) după deschiderea robinetului ocupă întregul volum furnizat acestuia, adică. volumul ambelor vase:

unde V 1 este volumul primului cilindru; V 2 - volumul celui de-al doilea cilindru;

temperatura gazului (sau a amestecului de gaze) după deschiderea robinetului este egalizată:

Densitatea gazului ρ și concentrația sa n în ambii cilindri devin aceleași:

ρ = const, n = const,

Dacă cilindrii au același volum, atunci masele de gaz (sau amestecul de gaze) din fiecare cilindru după deschiderea robinetului devin aceleași:

m ′ 1 = m ′ 2 = m ′ = m 1 + m 2 2,

unde m ′ 1 este masa de gaz (sau amestec de gaze) din primul cilindru după deschiderea robinetului; m ′ 2 - masa de gaz (sau amestec de gaze) în al doilea cilindru după deschiderea robinetului; m ′ - masa de gaz (sau amestec de gaze) din fiecare cilindru după deschiderea robinetului; m 1 - masa de gaz în primul cilindru înainte de deschiderea robinetului; m 2 este masa de gaz din al doilea cilindru înainte de deschiderea robinetului.

Masa de gaz transferată dintr-un vas în altul ca urmare a deschiderii robinetului este determinată de următoarele expresii:

modificarea masei gazului în primul cilindru

Δ m 1 = | m ′ 1 − m 1 | = | m 1 + m 2 2 − m 1 | = | m 2 − m 1 | 2;

modificarea masei gazului în al doilea cilindru

Δ m2 = | m ′ 2 − m 2 | = | m 1 + m 2 2 − m 2 | = | m 1 − m 2 | 2.

Modificările masei gazului (sau amestecului de gaze) în ambii cilindri sunt aceleași:

Δ m 1 = Δ m 2 = Δ m = | m 2 − m 1 | 2,

aceste. cât de mult gaz a părăsit cilindrul cu o masă mai mare de gaz - aceeași cantitate de gaz a intrat în cilindru cu o masă mai mică.

Dacă cilindrii au același volum, atunci cantitățile de gaz (sau amestec de gaze) din fiecare cilindru după deschiderea robinetului devin aceleași:

ν ′ 1 = ν ′ 2 = ν ′ = ν 1 + ν 2 2 ,

unde ν ′ 1 este cantitatea de gaz (sau amestec de gaze) din primul cilindru după deschiderea robinetului; ν ′ 2 - cantitatea de gaz (sau amestec de gaze) din al doilea cilindru după deschiderea robinetului; ν′ - cantitatea de gaz (sau amestec de gaze) din fiecare cilindru după deschiderea robinetului; ν 1 - cantitatea de gaz din primul cilindru înainte de deschiderea robinetului; ν 2 - cantitatea de gaz din al doilea cilindru înainte de deschiderea robinetului.

Cantitatea de gaz transferată dintr-un vas în altul ca urmare a deschiderii robinetului este determinată de următoarele expresii:

modificarea cantității de gaz din primul cilindru

Δ ν 1 = | ν ′ 1 − ν 1 | = | ν 1 + ν 2 2 − ν 1 | = | ν 2 − ν 1 | 2;

modificarea cantității de gaz din al doilea cilindru

Δ ν 2 = | ν ′ 2 − ν 2 | = | ν 1 + ν 2 2 − ν 2 | = | ν 1 − ν 2 | 2.

Modificările cantității de gaz (sau amestecului de gaze) în ambele cilindri sunt aceleași:

Δ ν 1 = Δ ν 2 = Δ ν = | ν 2 − ν 1 | 2,

aceste. cât de mult gaz a părăsit cilindrul cu o cantitate mare de gaz - aceeași cantitate de gaz a intrat în cilindru cu o cantitate mai mică.

Pentru un gaz ideal (sau două gaze diferite) situat în cilindri comunicanți, atunci când robinetul este deschis, presiunea devine aceeași:

și este determinată de legea lui Dalton (pentru un amestec de gaze) -

unde p 1, p 2 sunt presiunile parțiale ale componentelor amestecului.

Presiunile parțiale ale componentelor amestecului pot fi calculate după cum urmează:

folosind ecuația Mendeleev-Clapeyron; atunci presiunea este determinată de formula

p = (ν 1 + ν 2) R T V 1 + V 2,

unde ν 1 este cantitatea de substanță a primului component al amestecului; ν 2 - cantitatea de substanță a celui de-al doilea component al amestecului; R este constanta universală a gazului, R ≈ 8,31 J/(mol ⋅ K); T - temperatura amestecului; V 1 - volumul primului cilindru; V 2 - volumul celui de-al doilea cilindru;

folosind ecuația de bază a teoriei cinetice moleculare; atunci presiunea este determinată de formula

p = (N 1 + N 2) k T V 1 + V 2,

unde N1 este numărul de molecule ale primului component al amestecului; N2 este numărul de molecule ale celui de-al doilea component al amestecului; k este constanta lui Boltzmann, k = 1,38 ⋅ 10 −23 J/K.

Exemplul 26. Determinați masa molară medie a unui amestec de gaze format din 3,0 kg de hidrogen, 1,0 kg de heliu și 8,0 kg de oxigen. Masele molare de hidrogen, heliu și oxigen sunt 2,0, 4,0 și, respectiv, 32 g/mol.

Soluţie. Masa molară medie a amestecului este determinată de formulă

unde m este masa amestecului; ν este cantitatea de substanță din amestec.

Găsim masa amestecului ca sumă a maselor -

unde m 1 este masa hidrogenului; m 2 - masa de heliu; m 3 este masa oxigenului.

În mod similar, găsim cantitatea de substanță -

unde ν 1 este cantitatea de hidrogen din amestec, ν 1 = m 1 / M 1 ; M 1 - masa molară a hidrogenului; ν 2 - cantitatea de heliu din amestec, ν 2 = m 2 / M 2 ; M 2 - masa molară a heliului; ν 3 - cantitatea de oxigen din amestec, ν 3 = m 3 / M 3; M 3 - masa molară a oxigenului.

Înlocuirea expresiilor pentru masa și cantitatea unei substanțe în formula originală dă

〈 M 〉 = m 1 + m 2 + m 3 ν 1 + ν 2 + ν 3 = m 1 + m 2 + m 3 m 1 M 1 + m 2 M 2 + m 3 M 3 .

〈 M 〉 = 3,0 + 1,0 + 8,0 3,0 2,0 ⋅ 10 − 3 + 1,0 4,0 ⋅ 10 − 3 + 8,0 32 ⋅ 10 − 3 =

6,0 ⋅ 10 − 3 kg/mol = 6,0 g/mol.

Exemplul 27. Densitatea unui amestec de gaze format din heliu și hidrogen, la o presiune de 3,50 MPa și o temperatură de 300 K, este de 4,50 kg/m 3 . Se determină masa de heliu în 4,00 m 3 din amestec. Masele molare de hidrogen și heliu sunt 0,002 și, respectiv, 0,004 kg/mol.

Soluţie. Pentru a găsi masa de heliu m2 în volumul indicat, este necesar să se determine densitatea heliului din amestec:

unde ρ 2 este densitatea heliului; V este volumul amestecului de gaze.

Densitatea amestecului se determină ca suma densităților hidrogenului și heliului:

unde ρ 1 este densitatea hidrogenului.

Cu toate acestea, formula scrisă conține două cantități necunoscute - densitățile hidrogenului și heliului. Pentru a determina aceste valori, este necesară o altă ecuație, care include densitățile hidrogenului și heliului.

Să scriem legea lui Dalton pentru presiunea unui amestec de gaze:

unde p 1 - presiunea hidrogenului; p 2 - presiunea heliului.

Pentru a determina presiunea gazului, scriem ecuația de stare sub următoarea formă:

p 1 = ρ 1 R T M 1 ,

p 2 = ρ 2 R T M 2 ,

unde R este constanta universală a gazului, R ≈ 8,31 J/(mol ⋅ K); T - temperatura amestecului; M 1 - masa molară a hidrogenului; M 2 - masa molară a heliului.

Înlocuirea expresiilor pentru presiunile hidrogenului și heliului în legea lui Dalton dă

p = ρ 1 R T M 1 + ρ 2 R T M 2 .

O altă ecuație a fost obținută cu două cantități necunoscute - densitatea hidrogenului și densitatea heliului.

Formulele pentru calcularea densității și presiunii amestecului formează un sistem de ecuații:

ρ = ρ 1 + ρ 2 , p = ρ 1 R T M 1 + ρ 2 R T M 2 , >

care trebuie rezolvat raportat la densitatea heliului.

Pentru a face acest lucru, exprimăm densitățile hidrogenului din prima și a doua ecuație

ρ 1 = ρ − ρ 2 , ρ 1 = M 1 R T (p − ρ 2 R T M 2) >

și echivalează laturile lor drepte:

ρ − ρ 2 = M 1 R T (p − ρ 2 R T M 2) .

ρ 2 = M 2 M 2 − M 1 (ρ − p M 1 R T) .

Să înlocuim expresia rezultată în formula de calcul a masei heliului

m 2 = M 2 V M 2 − M 1 (ρ − p M 1 R T)

si hai sa facem calculul:

m 2 = 0,004 ⋅ 4,00 0,004 − 0,002 (4,50 − 3,50 ⋅ 10 6 0,002 8,31 ⋅ 300) ≈ 13,6 kg.

Masa de heliu în volumul indicat al amestecului este de 13,6 kg.

Cum se află masa molară medie a unui amestec de gaze

28. Masa molară medie a unui amestec de gaze

Ecuația pentru găsirea constantei specifice amestecului de gaze este:

R = eg i R i = 8314,2(g 1 / M 1 + g 2 / M 2 +… + g n / M n)

Cunoscând masa molară a amestecului, puteți găsi constanta de gaz a amestecului:

Cunoscând compoziția volumetrică a amestecului, obținem următoarele formule:

g i = (R/ R i),

de ex i= Re(r i/R i) = 1.

Formula de calcul a constantei specifice a gazului va lua forma:

R= 1 / e(r i/R i) = 1 / (r 1 / R 1 + R 2 +... + r n / R n).

Masa molară medie a unui amestec de gaze este o valoare destul de convențională:

M= 8314,2 / (g 1 R 1 + g 2 R 2 +. + g n R n).

Dacă înlocuiți constantele specifice ale gazului R1, R2,…, Rn folosind valorile lor din ecuația Clayperon, găsim masa molară medie a unui amestec de gaze dacă amestecul este determinat de fracții de masă:

M= 1 / (r 1/ M 1+ r 2/ M 2+. + r n/ Mn).

În cazul în care amestecul este determinat prin fracții de volum, obținem următoarea expresie:

R= 1 / er i R i= 8314,2 / e r i M i .

Ştiind asta R= 8314,2 / M, obținem:

M= eu i M i= r 1 M 1 + r 2 M 2 +. + r n M n .

Astfel, masa molară medie a unui amestec de gaze este determinată de suma produselor fracțiilor volumice și maselor molare ale gazelor individuale care alcătuiesc amestecul.

Din cartea Tehnologia informației PROCESUL DE CREARE A DOCUMENTAȚIEI UTILIZATORULUI SOFTWARE autor Autor necunoscut

8.2.3.1.8 Culoarea, greutatea și calitatea hârtiei Trebuie specificate culoarea, greutatea și calitatea (numărul) hârtiei utilizate pentru documentare

Din cartea Hidraulica autorul Babaev M A

43. Mișcare uniformă și coeficient de rezistență de-a lungul lungimii. Formula Chezy. Viteza medie și debitul La mișcarea laminară (dacă este uniformă), nici secțiunea deschisă, nici viteza medie, nici diagrama vitezei pe lungime nu se modifică cu timpul

Din cartea Inginerie termică autor Burkhanova Natalya

42. Ecuația de stare pentru gaze reale de M.N Vukalovich și I.I. Novikov O ecuație universală care descrie starea oricăror gaze reale a fost obținută în 1939 de oamenii de știință ruși I.I. Fenomenul de interacțiune a forțelor nu a fost luat în considerare

Din cartea Identificarea și depanarea singur a problemelor din mașina dvs autor Zolotnitsky Vladimir

Evacuarea motorului este fumurie. Un volum crescut de gaze intră în carterul motorului. Diagnosticarea motorului după culoarea fumului din țeava de eșapament înseamnă o funcționare instabilă a motorului. Fața de lucru a supapei este arsă. Evaluați starea sistemului de distribuție a gazelor

Din cartea Rachete și zboruri spațiale de Leigh Willie

Combustibil pentru rachete, greutatea rachetei și traiectorii de zbor

Din cartea Universal Foundation TISE Technology autorul Yakovlev R.N.

Din cartea Ritz's Ballistic Theory and the Picture of the Universe autor Semikov Serghei Alexandrovici

Din cartea Întreținere și reparare Volga GAZ-3110 autor Zolotnitsky Vladimir Alekseevici

Din cartea Materiale pentru bijuterii autor Kumanin Vladimir Igorevici

§ 3.8 Compoziția și masa particulelor elementare O teorie consistentă a particulelor elementare, care ar prezice valorile posibile ale maselor particulelor elementare și ale altor caracteristici interne ale acestora, nu a fost încă creată. Dicţionar enciclopedic sovietic Currently

Din cartea Constructii la tara. Cele mai moderne materiale de construcție și finisare autor Strășnov Viktor Grigorievici

Din cartea Reglementări tehnice privind cerințele de securitate la incendiu. Legea federală nr. 123-FZ din 22 iulie 2008 autor Echipa de autori

Toxicitatea crescută a gazelor de eșapament Compoziția și cantitatea de componente toxice din gazele de eșapament ale unui motor depind în principal de starea sa tehnică, toți ceilalți factori sunt enumerați mai jos

Din cartea Anatomia arhitecturii [Șapte cărți despre logică, formă și semnificație] autor Kavtaradze Serghei

10.5. Influența gazelor asupra proprietăților aliajelor de argint Argintul nu interacționează foarte activ cu diferite gaze, cu excepția oxigenului. Astfel, azotul nu se dizolvă în argint lichid sau solid. Solubilitatea gazelor inerte în argint este neglijabilă. Solubilitatea hidrogenului în

Din cartea autorului

11.5. Influența gazelor asupra proprietăților aliajelor de aur Gazele întâlnite în timpul topirii, cum ar fi oxigenul, hidrogenul, hidrocarburile, azotul, mono și dioxidul de carbon, dioxidul de sulf, vaporii de apă formați când hidrogenul intră într-o soluție care conține oxigen etc., nici într-un solid, nici în

Din cartea autorului

III. Masă, spațiu și alte categorii formale Cartea a treia, care povestește despre sentimentele trezite în noi de arhitectură. În prima carte, și parțial în a doua, am vorbit în principal despre limbajul arhitecturii. De parcă clădirea în sine sau autorul ei ar vrea ceva pentru noi