Hogyan határozzuk meg a gázkeverék tömegét. Gázkeverék átlagos molekulatömege

Az átlagos molekulatömeg egy feltételes érték, és olyan homogén gázra vonatkozik, amelyben a molekulák száma és a teljes tömeg megegyezik a molekulák számával és a gázkeverék tömegével.

Ha ismert a gázelegy állandó értéke, akkor

Ha az R 1 , R 2 , ..., R n gázállandókat a Clapeyron egyenletből származó értékükre cseréljük, akkor az átlagos molekulatömeg kifejezését kapjuk, ha a keveréket tömegtörtekkel adjuk meg:

(3-8)

Ha a keveréket térfogattörtekkel adjuk meg, akkor a (3-6) egyenletből következően:

Mert a akkor

A gázkeverék átlagos molekulatömege megegyezik a térfogatfrakciók szorzatának és a keveréket alkotó egyes gázok molekulatömegének összegével.

Részleges nyomások

Parciális nyomás a gáz tömeghányadokon keresztül határozható meg a Clapeyron-egyenletből, ha a gáz fő paraméterei ismertek:

(3-10)

Az egyes gázok parciális nyomásának meghatározásához, amikor a keveréket térfogati hányadokkal adjuk meg, használhatja a Boyle-Mariotte törvényt, amelyből az következik, hogy állandó hőmérsékleten

(3-11)

Az egyes gázok parciális nyomása megegyezik a gázkeverék össznyomásának és térfogatrészének szorzatával.

A (3-11) egyenletet általában a műszaki számításokhoz és a termikus berendezések teszteléséhez használják. A gázok térfogati hányadát speciális eszközök - gázelemzők - határozzák meg.

A fajlagos entalpiát, azaz az 1 kg-onkénti entalpiát i betűvel jelöljük, és definíció szerint a forma összetett függvénye

A di entalpia-különbség a folyamatban állandó nyomáson részt vevő elemi hőmennyiség. Az állandó nyomású folyamatban lévő összes hőt az entalpia változására fordítják:

(5-15)

Az (5-12) egyenletből az következik

(5-16)

Az entalpia a vdp munkamennyiséggel nagyobb, mint a külső hő, amit a pv diagramon az abed elemi terület ábrázol (5-11. ábra). Nyilván az egész téren. Az ABCD-t a kifejezés határozza meg

, amit eldobható vagy hasznos munkának neveznek.

Az entalpia változását teljes mértékben a munkafolyadék kezdeti és végső állapota határozza meg, és nem függ a köztes állapotoktól. A gáz entalpiájának változása ciklusokban nulla, azaz.

Mivel az entalpia az állapot fő paramétereinek függvénye, ezért di ennek a függvénynek a teljes differenciája az állapotot jellemző független változókra. gáz;

(5-17)

Az entalpia változása minden folyamatban, amely két A és B pont között megy végbe, azonos lesz (5-12. ábra).

Az entalpia fizikai jelentése világos lesz a következő példából. Egy hengerben 1 kg gázzal mozgó dugattyúra t kg tömegű súlyt helyezünk (5-13. ábra). Dugattyú terület /; a dolgozó test belső energiája és. A súly potenciális energiája egyenlő az m tömeg tömegének és az S magasságnak a szorzatával. Mivel a p gáznyomást a súly tömege egyensúlyozza ki, potenciális energiája másként kifejezni:

A /S szorzat a gáz fajlagos térfogata. Innen

A nyomás és a térfogat szorzata az a munka, amelyet arra kell fordítani, hogy egy v térfogatú gázt p nyomású külső közegbe vezessenek. Így a pv munka a gáz potenciális energiája, amely a dugattyúra ható erőktől függ. Minél nagyobbak ezek a külső erők, annál nagyobb a p nyomás és annál nagyobb a pv nyomás potenciális energiája.

Ha a hengerben lévő gázt és a dugattyút a terheléssel egy rendszernek tekintjük, amelyet kiterjesztett rendszernek nevezünk, akkor ennek a rendszernek az E összenergiája a gáz belső energiájának és potenciális energiájának összege. a dugattyú pv-vel egyenlő terheléssel:

Ez azt mutatja, hogy az i entalpia egyenlő a kiterjesztett rendszer energiájával - a test és környezet. Ez az, amit fizikai jelentése entalpia.

A gőzök, gázok és gázkeverékek entalpiaértékeit a műszaki ill referencia irodalom. Ezen adatok felhasználásával állandó nyomáson meg lehet határozni a folyamatban részt vevő hőmennyiséget. Entalpia kapott nagyon fontosés a hő- és hűtőberendezések számításaiban történő alkalmazás, és a munkaközeg állapotának paramétereként nagymértékben leegyszerűsíti a termikus számításokat. Lehetővé teszi [grafikus módszerek alkalmazását különféle termodinamikai folyamatok és ciklusok tanulmányozásában.

Különösen akkor célszerű az entalpiát használni, ha p és T fő paraméterként szerepel, ez jól látható, ha az i entalpiát összehasonlítjuk az u belső energiával. Amikor v \u003d const, a termodinamika első főtételének egyenlete dq \u003d du + pdv dq v \u003d du vagy q v - u 2 -u 1-re változik, és amikor p = const q p \u003d i 1 3 -i .

Az ideális gáz entalpiája, "valamint a belső energia a hőmérséklet függvénye, és nem függ más paraméterektől. Valójában egy ideális gáz esetében

ezért (mivel mindkét tag csak a hőmérséklettől függ), i = f(T).

Akkor, a belső energiával analóg módon, megvan

azaz az ideális gáz állapotát megváltoztató bármely folyamatban az entalpia hőmérséklethez viszonyított változásának deriváltja lesz a teljes derivált.

Az ideális gázok entalpiájának számszerű értékeit a Függelék táblázata tartalmazza. XIII.

28. Közepes moláris tömeg gázkeverékek

A fajlagos gázkeverék-állandó meghatározásának egyenlete a következő:

R \u003d eg i R i \u003d 8314.2 (g 1 / M 1 + g 2 / M 2 + ... + g n / M n)

A keverék moláris tömegének ismeretében megtalálhatja a keverék gázállandóját:

A keverék térfogati összetételének ismeretében a következő képleteket kapjuk:

g i = (R/ R i),

például én= Re(r én/R én) = 1.

A fajlagos gázállandó kiszámításának képlete a következő lesz:

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

Gázkeverék átlagos moláris tömege meglehetősen önkényes érték:

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

Ha megváltoztatjuk a fajlagos gázállandókat R1, R2,…, R nértékeiket a Claiperon-egyenletből kapjuk meg a gázkeverék átlagos moláris tömegét, ha a keveréket tömeghányadokkal határozzuk meg:

M= 1 / (r1/ M1+ r2/ M2+. + rn/ Mn).

Abban az esetben, ha a keveréket térfogati hányadokkal határozzuk meg, a következő kifejezést kapjuk:

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

Ennek tudatában R= 8314,2 / M, kapjuk:

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

Ily módon gázkeverék átlagos moláris tömege az elegyet alkotó egyes gázok móltömegének térfogatrészeinek szorzatának összege határozza meg.

könyvből Információs technológia A SZOFTVER FELHASZNÁLÓI DOKUMENTÁCIÓJÁNAK LÉTREHOZÁSÁNAK FOLYAMATA szerző szerző ismeretlen

8.2.3.1.8 A papír színe, súlya és minősége Meg kell adni a dokumentációhoz használt papír színét, súlyát és minőségét (számát).

A Hidraulika című könyvből szerző Babaev M A

43. Egyenletes mozgás és ellenállási együttható a hossz mentén. Chezy formula. Átlagsebesség és áramlási sebesség átlagsebesség, sem a sebességek hosszbeli görbéje nem változik az idő múlásával egyenletes mozgás

A Hőtechnika című könyvből szerző Burkhanova Natalia

42. Valódi gázok állapotegyenlete, M. N. Vukalovich és I. I. Novikov A bármely valós gáz állapotát leíró univerzális egyenletet 1939-ben állították fel I. I. Novikov és M. N. Vukalovics orosz tudósok. Figyelembe vette az erőkölcsönhatás jelenségét is

Azonosítás és hibaelhárítás önállóan egy autóban című könyvből szerző Zolotnyickij Vlagyimir

A motor kipufogója füstös. Megnövekedett mennyiségű gáz jut a motor forgattyúházába A motor diagnosztizálása a kipufogócső füstjének színe alapján Kék-fehér füst - instabil motorműködés. A szelep munkaletörése megégett. Mérje fel a gázelosztás állapotát

A Rakéták és az űrrepülés című könyvből írta Leigh Willy

RAKETA ÜZEMANYAG, RAKETATÖMEG ÉS REPÜLÉSI TRAJEKTORIA

A Universal Foundation TISE Technology című könyvéből szerző Yakovlev R. N.

A Ritz Ballistic Theory and the Picture of the Universe című könyvből szerző Szemikov Szergej Alekszandrovics

A könyvből Szervizeljük és javítjuk a Volga GAZ-3110-et szerző Zolotnyickij Vlagyimir Alekszejevics

Az Ékszeranyagok című könyvből szerző Kumanin Vlagyimir Igorevics

§ 3.8 Összetétel és tömeg elemi részecskék Az elemi részecskék következetes elmélete, amely előre jelezné az elemi részecskék tömegének lehetséges értékeit és egyéb belső jellemzőit, még nem született meg. Szovjet enciklopédikus szótár jelenleg

Országépítés című könyvből. A legmodernebb építő- és befejező anyagok szerző Strasnov Viktor Grigorjevics

A Műszaki előírások a tűzbiztonsági követelményekről című könyvből. a szövetségi törvény 2008. július 22-i 123-FZ sz szerző Szerzők csapata

A kipufogógázok fokozott toxicitása A motor kipufogógázában lévő mérgező komponensek összetétele és mennyisége elsősorban a motor műszaki állapotától függ, az összes többi tényezőt az alábbiakban ismertetjük.

Az építészet anatómiája című könyvből [Hét könyv a logikáról, formáról és jelentésről] szerző Kavtaradze Szergej

10.5. A gázok hatása az ezüstötvözetek tulajdonságaira Az ezüst nem lép túl aktív kölcsönhatásba különféle gázokkal, kivéve az oxigént. Így a nitrogén nem oldódik sem folyékony, sem szilárd ezüstben. Az inert gázok oldhatósága ezüstben elhanyagolható. A hidrogén oldhatósága

A szerző könyvéből

11.5. A gázok hatása az aranyötvözetek tulajdonságaira Az olvasztás során előforduló gázok, például oxigén, hidrogén, szénhidrogének, nitrogén, szén-mono- és -dioxid, kén-dioxid, hidrogén oxigéntartalmú oldatba kerülésekor képződő vízgőz stb. szilárd , sem benne

A szerző könyvéből

III. Tömeg-, tér- és egyéb formai kategóriák Harmadik könyv, amely az építészet által bennünk ébreszthető érzésekről szól Az első könyvben, részben a másodikban főként az építészet nyelvéről beszéltünk. Mintha maga az épület vagy a szerzője akarna nekünk valamit

Anyag mennyisége - a szervezetben vagy rendszerben található szerkezeti elemek (molekulák, atomok, ionok stb.) száma. Az anyag mennyiségét mólokban fejezzük ki. Egy mól egyenlő egy olyan rendszer anyagmennyiségével, amely annyi szerkezeti elemet tartalmaz, ahány atom van 0,012 kg szénizotópban 12 C. Egy test (rendszer) anyagmennyisége

ahol N - a testet (rendszert) alkotó szerkezeti elemek (molekulák, atomok, ionok stb.) száma. Avogadro állandó N DE =6,02 10 23 mol -1 .

egy anyag moláris tömege,

ahol m- homogén test (rendszer) tömege; - ennek a testnek (rendszernek) az anyagmennyisége (móljainak száma). G/mol (vagy kg/mol) egységben kifejezve.

A 12 szénatomos szénatom tömegének 1/12-ével egyenlő tömegegységet atomtömeg-egységnek (a.m.u.) nevezünk. Az atomok vagy molekulák atomtömeg-egységekben kifejezett tömegét az anyag relatív atom- vagy relatív molekulatömegének nevezzük. Egy anyag relatív molekulatömege az anyag molekuláját alkotó kémiai elemek relatív atomtömegéből áll. A kémiai elemek relatív atomtömegét D. I. Mengyelejev táblázata tartalmazza (lásd még a kézikönyv függelékének 8. táblázatát).

Egy anyag moláris tömege számszerűen megegyezik a relatív atomi ill molekuláris tömeg adott anyag, ha az a.m.u. helyébe a g/mol mértékegység lép.

Az anyag mennyisége n gáz keverékében

vagy
,

ahol v én , N én , m én ,  én - rendre az anyag mennyiségét, a molekulák számát, tömegét és moláris tömegét én- a keverék komponense ( én=1,2,…,n).

Mengyelejev - Clapeyron egyenlet (ideális gáz állapotegyenlet)

ahol t - gáz tömege,  - gáz moláris tömege, R - univerzális gázállandó, ν - anyagmennyiség, T - termodinamikai hőmérséklet.

Kísérleti gáztörvények, amelyek a Mengyelejev-Clapeyron egyenlet speciális esetei izofolyamatokra:

a) Boyle-Mariotte törvény (izoterm folyamat: T= állandó, m= állandó)

vagy a gáz két állapota esetén, amelyeket 1 és 2 számok jelölnek,

b) Gay-Lussac törvénye (izobár folyamat: R= állandó, m= állandó)

vagy két állam esetében
,

c) Károly törvénye (izokór folyamat: V= állandó, m= állandó)

vagy két állam esetében
,

d) a kombinált gáztörvény ( m= állandó)

vagy két állam esetében
.

A normál körülmények nyomást jelentenek p o \u003d 1 atm (1,013  10 5 Pa), hőmérséklet 0 o C ( T=273 K).

Dalton törvénye, amely meghatározza a keverék nyomását n gázok.

ahol p én - a keverék komponenseinek parciális nyomása ( én=1,2,…,n). A parciális nyomás egy gáz nyomása, amelyet ez a gáz akkor termelne, ha egyedül lenne a keverék által elfoglalt edényben.

n gáz keverékének moláris tömege

Tömegtört én- a gázkeverék komponense (egység törtrészében vagy százalékában)

ahol t - a keverék tömege.

Molekulakoncentráció

ahol N - az adott rendszerben található molekulák száma;  az anyag sűrűsége a rendszerben; V- rendszer hangereje. A képlet nemcsak a gázokra érvényes, hanem az anyagok bármely halmazállapotára is.

Van der Waals egyenlet a valódi gázra

ahol aés b- van der Waals együtthatók

Ideális gáz esetén a van der Waals egyenlet Mengyelejev-Clapeyron egyenletté alakul.

A gázok molekuláris-kinetikai elméletének alapegyenlete

ahol  p  a molekula transzlációs mozgásának átlagos kinetikus energiája.

2.10.1. Atomok és molekulák relatív és abszolút tömegének kiszámítása

Az atomok és molekulák relatív tömegét a D.I. Az atomtömegek Mengyelejev értékei. Ugyanakkor az oktatási célú számítások során az elemek atomtömegének értékeit általában egész számokra kerekítik (a klór kivételével, atomtömeg amelyet egyenlőnek veszünk 35,5).

1. példa A kalcium relatív atomtömege és r (Ca)=40; platina relatív atomtömege És r (Pt)=195.

Egy molekula relatív tömegét az ezt a molekulát alkotó atomok relatív atomtömegének összegeként számítjuk ki, figyelembe véve az anyag mennyiségét.

2. példa A kénsav relatív moláris tömege:

M r (H 2 SO 4) \u003d 2A r (H) + A r (S) + 4A r (O) \u003d 2 · 1 + 32 + 4· 16 = 98.

Az atomok és molekulák abszolút tömegét úgy kapjuk meg, hogy 1 mól anyag tömegét elosztjuk az Avogadro-számmal.

3. példa Határozza meg egy kalciumatom tömegét!

Megoldás. A kalcium atomtömege And r (Ca)=40 g/mol. Egy kalcium atom tömege egyenlő lesz:

m (Ca) \u003d A r (Ca) : N A \u003d 40: 6,02 · 10 23 = 6,64· 10-23 év

4. példa Határozza meg egy molekula kénsav tömegét.

Megoldás. A kénsav moláris tömege M r (H 2 SO 4) = 98. Egy molekula m (H 2 SO 4) tömege:

m (H 2 SO 4) \u003d M r (H 2 SO 4) : N A \u003d 98: 6,02 · 10 23 = 16,28· 10-23 év

2.10.2. Az anyag mennyiségének kiszámítása, valamint az atomi és molekuláris részecskék számának kiszámítása ismert tömeg- és térfogatértékekből

Egy anyag mennyiségét úgy határozzuk meg, hogy a grammban kifejezett tömegét elosztjuk atom (mól) tömegével. A gáz halmazállapotú anyag n.o.-os mennyiségét úgy kapjuk meg, hogy térfogatát elosztjuk 1 mol gáz (22,4 l) térfogatával.

5. példa Határozza meg az n(Na) nátrium-anyag mennyiségét 57,5 g fémnátriumban.

Megoldás. A nátrium relatív atomtömege És r (Na)=23. Az anyag mennyiségét úgy kapjuk meg, hogy a fém-nátrium tömegét elosztjuk annak atomtömegével:

n(Na)=57,5:23=2,5 mol.

6. példa. Határozza meg a nitrogénanyag mennyiségét, ha térfogata n.o. 5,6 liter.

Megoldás. A nitrogén anyag mennyisége n(N 2) térfogatát elosztva 1 mol gáz (22,4 l) térfogatával megkapjuk:

n(N 2) = 5,6: 22,4 \u003d 0,25 mol.

Az anyag atomjainak és molekuláinak számát úgy határozzuk meg, hogy az anyagban lévő atomok és molekulák számát megszorozzuk Avogadro-számmal.

7. példa Határozza meg az 1 kg vízben található molekulák számát!

Megoldás. A vízanyag mennyiségét úgy kapjuk meg, hogy tömegét (1000 g) elosztjuk a moláris tömeggel (18 g/mol):

n (H2O) = 1000: 18 = 55,5 mol.

A molekulák száma 1000 g vízben:

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

8. példa Határozza meg az atomok számát 1 liter (n.o.) oxigénben!

Megoldás. Az oxigén anyag mennyisége, amelynek térfogata normál körülmények között 1 liter, egyenlő:

n(O 2) \u003d 1: 22,4 \u003d 4,46 · 10-2 mol.

Az oxigénmolekulák száma 1 literben (N.O.) a következő lesz:

N (O 2) \u003d 4,46 · 10 -2 · 6,02· 10 23 = 2,69· 10 22 .

Megjegyzendő, hogy a 26.9 · 1 liter gáz 10 22 molekulát tartalmaz n.o. Mivel az oxigénmolekula kétatomos, az oxigénatomok száma 1 literben 2-szer nagyobb lesz, pl. 5.38 · 10 22 .

2.10.3. A gázelegy átlagos moláris tömegének és térfogatrészének kiszámítása
a benne lévő gázokat

Egy gázkeverék átlagos moláris tömegét a keveréket alkotó gázok moláris tömegéből és térfogati hányadából számítják ki.

9. példa Feltételezve, hogy a levegő nitrogén-, oxigén- és argontartalma (térfogatszázalékban) 78, 21 és 1, számítsuk ki a levegő átlagos moláris tömegét.

Megoldás.

M levegő = 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

Vagy körülbelül 29 g/mol.

10. példa A gázelegy 12 l NH 3 -ot, 5 l N 2 -t és 3 l H 2 -t tartalmaz, n.o-n mérve. Számítsa ki a gázok térfogati hányadát ebben a keverékben és átlagos moláris tömegét!

Megoldás. A gázelegy össztérfogata V=12+5+3=20 l. A gázok j térfogatrészei egyenlőek lesznek:

φ(NH3)=12:20=0,6; φ(N2)=5:20=0,25; φ(H2)=3:20=0,15.

Az átlagos moláris tömeget a keveréket alkotó gázok térfogati hányada és azok molekulatömege alapján számítják ki:

M=0,6 · M (NH3) + 0,25 · M(N2)+0,15 · M (H2) \u003d 0,6 · 17+0,25· 28+0,15· 2 = 17,5.

2.10.4. Egy kémiai elem tömeghányadának kiszámítása kémiai vegyületben

Egy kémiai elem ω tömeghányadát úgy definiáljuk, mint egy adott anyag adott tömegében lévő adott X elem atomja tömegének az m anyag tömegéhez viszonyított arányát. A tömegtört dimenzió nélküli mennyiség. Egy egység törtrészében van kifejezve:

ω(X) = m(X)/m (0<ω< 1);

vagy százalékban

ω(X),%= 100 m(X)/m (0%<ω<100%),

ahol ω(X) az X kémiai elem tömeghányada; m(X) az X kémiai elem tömege; m az anyag tömege.

11. példa Számítsa ki a mangán tömeghányadát mangán (VII)-oxidban.

Megoldás. Az anyagok moláris tömege egyenlő: M (Mn) \u003d 55 g / mol, M (O) \u003d 16 g / mol, M (Mn 2 O 7) \u003d 2M (Mn) + 7 M (O) \u003d 222 g/mol. Ezért az Mn 2 O 7 tömege 1 mol anyagmennyiséggel:

m(Mn2O7) = M(Mn2O7) · n(Mn2O7) = 222 · 1 = 222

A Mn 2 O 7 képletből az következik, hogy a mangánatomok anyagmennyisége kétszerese a mangán-oxid (VII) anyagának. Eszközök,

n(Mn) \u003d 2n (Mn 2 O 7) \u003d 2 mol,

m(Mn)=n(Mn) · M(Mn) = 2 · 55 = 110 g.

Így a mangán tömeghányada a mangán(VII)-oxidban:

ω(X)=m(Mn): m(Mn207)=110:222=0,495 vagy 49,5%.

2.10.5. Egy kémiai vegyület képletének megállapítása elemi összetételével

Az anyag legegyszerűbb kémiai képletét az anyagot alkotó elemek tömeghányadainak ismert értékei alapján határozzák meg.

Tegyük fel, hogy van egy minta egy Na x P y O z anyagból, amelynek tömege m o g. Tekintsük meg, hogyan határozható meg a kémiai képlete, ha az elemek atomjainak anyagmennyiségei, tömegei vagy tömegrészei az ismert tömegben az anyag ismert. Az anyag képletét a következő arány határozza meg:

x: y: z = N(Na):N(P):N(O).

Ez az arány nem változik, ha minden tagját elosztjuk Avogadro számával:

x: y: z = N(Na)/N A: N(P)/NA: N(O)/NA = ν(Na) : ν(P) : ν(O).

Tehát egy anyag képletének megtalálásához ismerni kell az azonos tömegű atomok anyagmennyiségének arányát:

x: y: z = m(Na)/Mr(Na): m(P)/Mr(P): m(O)/Mr(O).

Ha az utolsó egyenlet minden tagját elosztjuk a minta m o tömegével, akkor olyan kifejezést kapunk, amely lehetővé teszi az anyag összetételének meghatározását:

x: y: z = ω(Na)/Mr(Na): ω(P)/Mr(P): ω(O)/Mr(O).

12. példa Az anyag 85,71 tömeg%-ot tartalmaz. % szén és 14,29 tömeg% % hidrogén. Moláris tömege 28 g/mol. Határozza meg ennek az anyagnak a legegyszerűbb és valódi kémiai képleteit!

Megoldás. A C x H y molekulában lévő atomok számának arányát úgy határozzuk meg, hogy az egyes elemek tömeghányadát elosztjuk az atomtömegükkel:

x: y \u003d 85,71 / 12: 14,29 / 1 \u003d 7,14: 14,29 \u003d 1: 2.

Így egy anyag legegyszerűbb képlete a CH 2. Egy anyag legegyszerűbb képlete nem mindig esik egybe a valódi képletével. Ebben az esetben a CH 2 képlet nem felel meg a hidrogénatom vegyértékének. A valódi kémiai képlet meghatározásához ismerni kell egy adott anyag moláris tömegét. Ebben a példában az anyag moláris tömege 28 g/mol. 28-at 14-gyel elosztva (a CH 2 képletegységnek megfelelő atomtömegek összege) megkapjuk a molekula atomjainak valós arányát:

Megkapjuk az anyag valódi képletét: C 2 H 4 - etilén.

A gáz halmazállapotú anyagok és gőzök moláris tömege helyett bármely gáz vagy levegő sűrűsége adható meg a probléma állapotában.

A vizsgált esetben a gáz sűrűsége levegőben 0,9655. Ezen érték alapján a gáz moláris tömege meghatározható:

M = M levegő · D levegő = 29 · 0,9655 = 28.

Ebben a kifejezésben M a C x H y gáz moláris tömege, M levegő a levegő átlagos moláris tömege, D levegő a C x H y gáz sűrűsége levegőben. A kapott móltömeg értékkel határozzuk meg az anyag valódi képletét.

Előfordulhat, hogy a probléma állapota nem jelzi az egyik elem tömeghányadát. Úgy kapjuk meg, hogy az egységből (100%) kivonjuk az összes többi elem tömegrészét.

13. példa Egy szerves vegyület 38,71 tömeg%-ot tartalmaz. % szén, 51,61 tömeg% % oxigén és 9,68 tömeg% % hidrogén. Határozza meg ennek az anyagnak a valódi képletét, ha oxigéngőz sűrűsége 1,9375.

Megoldás. Kiszámoljuk a C x H y O z molekulában lévő atomok számának arányát:

x: y: z = 38,71/12: 9,68/1: 51,61/16 = 3,226: 9,68: 3,226 = 1:3:1.

Egy anyag M moláris tömege:

M \u003d M (O 2) · D(O2) = 32 · 1,9375 = 62.

Egy anyag legegyszerűbb képlete a CH 3 O. Ennek a képletegységnek az atomtömegeinek összege 12+3+16=31. Osszuk el 62-t 31-gyel, és kapjuk meg a molekula atomjainak valós arányát:

x:y:z = 2:6:2.

Így az anyag valódi képlete a C 2 H 6 O 2. Ez a képlet a kétértékű alkohol - etilénglikol összetételének felel meg: CH 2 (OH) -CH 2 (OH).

2.10.6. Anyag moláris tömegének meghatározása

Egy anyag móltömege ismert moláris tömegű gáz gőzsűrűsége alapján határozható meg.

14. példa. Néhány szerves vegyület gőzsűrűsége oxigénben kifejezve 1,8125. Határozza meg ennek a vegyületnek a moláris tömegét!

Megoldás. Egy ismeretlen anyag M x moláris tömege egyenlő ennek a D anyagnak a relatív sűrűségének szorzatával az M anyag moláris tömegével, amely szerint a relatív sűrűség értékét meghatározzák:

M x = D · M=1,8125 · 32 = 58,0.

A megállapított moláris értékű anyagok lehetnek aceton, propionaldehid és allil-alkohol.

Egy gáz moláris tömege kiszámítható az n.c-n mért moláris térfogatának értékével.

15. példa 5,6 liter gáz tömege n.o. 5,046 g. Számítsa ki ennek a gáznak a moláris tömegét!

Megoldás. A gáz moláris térfogata n.s.-nél 22,4 liter. Ezért a kívánt gáz moláris tömege az

M=5,046 · 22,4/5,6 = 20,18.

A kívánt gáz a neon Ne.

A Clapeyron–Mendeleev egyenletet egy olyan gáz moláris tömegének kiszámítására használják, amelynek térfogata nem normál körülmények között van megadva.

16. példa 40 °C hőmérsékleten és 200 kPa nyomáson 3,0 liter gáz tömege 6,0 g Határozza meg ennek a gáznak a moláris tömegét!

Megoldás. Az ismert mennyiségeket behelyettesítve a Clapeyron–Mengyelejev egyenletbe, a következőt kapjuk:

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

A vizsgált gáz az acetilén C 2 H 2.

17. példa 5,6 liter (N.O.) szénhidrogén elégetése során 44,0 g szén-dioxidot és 22,5 g vizet kapunk. A szénhidrogén oxigénhez viszonyított relatív sűrűsége 1,8125. Határozza meg a szénhidrogén valódi kémiai képletét!

Megoldás. A szénhidrogének elégetésének reakcióegyenlete a következőképpen ábrázolható:

C x H y + 0,5 (2x + 0,5 y) O 2 \u003d x CO 2 + 0,5 y H 2 O.

A szénhidrogén mennyisége 5,6:22,4=0,25 mol. A reakció eredményeként 1 mol szén-dioxid és 1,25 mol víz keletkezik, amely 2,5 mol hidrogénatomot tartalmaz. Ha egy szénhidrogént 1 mol mennyiségű anyaggal elégetünk, 4 mol szén-dioxidot és 5 mol vizet kapunk. Így 1 mol szénhidrogén 4 mol szénatomot és 10 mol hidrogénatomot tartalmaz, azaz. szénhidrogén kémiai képlete C 4 H 10 . Ennek a szénhidrogénnek a moláris tömege M=4 · 12+10=58. Relatív oxigénsűrűsége D=58:32=1,8125 megfelel a feladat feltételében megadott értéknek, ami megerősíti a talált kémiai képlet helyességét.