Як знайти молярну масу суміші газів


 

Молярна маса — це маса одного моля будь-якої речовини, тобто такого його кількості, в якому міститься 6,022 * 10 ^ 23 елементарних частинок. Чисельно молярна маса збігається з молекулярної, вираженої в атомних одиницях маси (а.е.м.), але розмірність в неї інша — грам / моль.



Інструкція

  1. Якби вам треба було обчислити молярну масу будь-якого газу, ви б взяли величину атомної маси азоту і помножили її на індекс 2. В результаті отримали б 28 грам / моль. Але як обчислити молярну масу суміші газів? Це завдання вирішується елементарно. Треба лише знати, які саме гази і в якій пропорції входять до складу суміші.
  2. Розгляньте конкретний приклад. Припустимо, у вас є газова суміш, яка складається з 5% (масових) водню, 15% азоту, 40% вуглекислого газу, 35% кисню і 5% хлору. Яка її молярна маса? Скористайтеся формулою для суміші, що складається з х компонентів: МСМ = M1N1 + M2N2 + M3N3 + … + MxNx, де M — молярна маса компонента, а N — його масова частка (процентна концентрація).
  3. Молярні маси газів ви дізнаєтеся, згадавши величини атомних ваг елементів (тут вам знадобиться Таблиця Менделєєва). Їх масові частки відомі за умовами задачі. Підставивши величини в формулу і провівши обчислення, отримаєте: 2 * 0,05 + 28 * 0,15 + 44 * 0,40 + 32 * 0,35 + 71 * 0,05 = 36,56 г / моль. Ось така молярна маса зазначеної суміші.
  4. Чи можна вирішити задачу іншим способом? Так, звичайно. Припустимо, у вас точно така ж суміш, укладена в герметичний посудину об’ємом V при кімнатній температурі. Як можна лабораторним шляхом обчислити її молярну масу? Для цього вам знадобиться спочатку зважити цю посудину на точних вагах. Позначте його масу як М.
  5. Потім за допомогою приєднаного манометра виміряйте тиск P усередині судини. Потім за допомогою шланга, приєднаного до вакуум-насосу, відкачати трохи суміші. Легко можна зрозуміти, що тиск усередині судини зменшиться. Перекривши вентиль, почекайте приблизно півгодини для того, щоб суміш усередині судини знову прийняла температуру навколишнього повітря. Перевіривши це за допомогою термометра, виміряйте тиск суміші манометром. Позначте його P1. Зважте судину, позначте нову масу як M1.
  6. Ну а далі пригадайте універсальне рівняння Менделєєва-Клапейрона. Згідно з ним, в обох випадках:

    — PV = MRT / m;
    - P1V = M1RT / m.

    Трохи видозмінивши це рівняння, ви отримаєте:

    — m = MRT / PV;
    - M = M1RT/P1V.


  7. Звідси випливає, що m = (M — M1) RT / (P — P1) V. А m — та сама молярна маса суміші газів, яку вам треба дізнатися. Підставивши в формулу відомі величини, ви отримаєте відповідь.