Пример 1. Определение молярной массы вещества и абсолютной массы молекулы вещества

1. Определите массу атомарной серы в 85,5 г алюминия сульфата.

Решение. Вначале необходимо определить количество вещества n алюминия сульфата массой 85,5 г. Для этого рассчитаем относительную молекулярную массу одной молекулы этого вещества по его формуле с использованием данных таблицы Д.И. Менделеева. Она составляет:

.

Мы помним, что молярная масса вещества численно равна его относительной молекулярной массе, и тогда . Количество вещества этой соли определяется как отношение физической массы к молярной массе соли:

.

Подставив известные и найденные значения, определяем количество вещества алюминия сульфата: .

Из химической формулы сложного вещества алюминия сульфата следует, что количество вещества атомарной серы в одной молекуле в три раза превосходит количество вещества самой молекулы. Значит, . Теперь не сложно определить искомую физическую массу атомарной серы в заданной массе соли: .

Ответ: .

2. Определите плотность газообразного аммиака по водороду и азоту. Рассчитайте физическую массу одной молекулы аммиака.

Решение. Зная химические формулы веществ, указанных в задаче, вычисляем относительную молекулярную массу молекул аммиака , водорода и азота , используя данные таблицы Д.И. Менделеева. Получим:

; ; .

Помня, что молярные массы веществ численно равны их относительным молекулярным массам, можем записать:

; ; .

Для определения абсолютной физической массы одной молекулы аммиака () необходимо молярную массу вещества разделить на количество структурных единиц, содержащихся в количестве вещества 1 моль, т.е. на постоянную Авогадро (). Тогда получим: .

Плотность аммиака по водороду и азоту рассчитываем согласно второму следствию из закона Авогадро: ; .

Ответ: химическое вещество аммиак в 8,5 раз тяжелее водорода и в 0,6 раза легче азота; г.

3. Определите количество вещества (n) каждого химического соединения, содержащего: а) молекул оксида углерода (4); б) 100 мл воды; в) атомов кислорода. Сделайте вывод о том, у какого вещества самые тяжелые молекулы.

Решение. Для определения количества вещества ) в задании а) и ) в задании в) по количеству структурных единиц химического объекта используем понятие о постоянной Авогадро: ) = = .

Поскольку одна молекула кислорода состоит из двух его атомов, то расчетная формула для ) будет иметь вид: .

Для определения количества вещества воды ) в задании б) вспомним, что ее плотность как жидкости равна 1 и тогда

, а ;

и в окончательном виде .

Подставив в это выражение данные условия задачи и молярную массу воды, определенную по таблице Д.И. Менделеева (), найдем искомое значение количества вещества воды:

.

Установить самое тяжелое вещество из находящихся в газообразном состоянии можно сравнением их молярных масс, т.е. определением относительной плотности газов по следствию из закона Авогадро. Расчет показывает:

.

Следовательно, молекула диоксида углерода в 1,4 раза тяжелее молекулы кислорода.

Для сравнения масс молекул диоксида углерода и воды следует рассчитать абсолютные физические массы одной молекулы каждого вещества, зная их молярные массы и .

Подставив в эти выражения известные данные, получим:

;

.

Сравнивая физические массы молекул и , увидим, что

.

Следовательно, молекула диоксида углерода в 2,4 раза тяжелее молекулы воды.

Ответ: а) ; б) ; в) ; самой тяжелой является молекула .

4. Определите молярную массу вещества и массу одной его молекулы, если при температуре 340 и давлении Па 0,24 г этого вещества занимают объем 0,087 л.

Решение. Для определения молярной массы неизвестного вещества используем уравнение Менделеева - Клапейрона, преобразовав его относительно . Получим выражение для расчета: .

В этом выражении – физическая масса (0,24 г) неизвестного вещества; – объем (0,087 л), занимаемый неизвестным веществом при давлении ( Па или 101 кПа) и температуре (340 ); – универсальная газовая постоянная, равная 8,314 . Подставив все данные в выражение и произведя расчеты, получим значение молярной массы неизвестного вещества:

.

Массу одной молекулы неизвестного вещества вычисляем по формуле:

.

Ответ: ; .

5. Определите массу сложного вещества калия хлората , из которого при прокаливании было получено 700 мл газообразного кислорода. Объем газа был измерен при температуре С и давлении Па.

Решение. Для определения количества вещества выделившегося кислорода используем понятие молярного объема газа: , . Произведя соответствующие преобразования, получим расчетную формулу:

.

В этой формуле: ) – количество вещества выделившегося кислорода; – заданное давление ( Па), ) – объем газа, измеренный при заданных параметрах системы (700 мл или 0,7 л), ) – объем, который заняло бы это же количество газа при нормальных условиях, – исходная температура ( С или ), – давление газа при нормальных условиях ( Па), - температура при нормальных условиях (), – молярный объем газа или объем, который занимает 1моль любого газа при нормальных условиях (22,4 ). Подставив в расчетную формулу все известные значения, получим:

= 0,037 моль.

Запишем теперь уравнение реакции разложения сложного вещества - калия хлората:

.

Из этого уравнения следует, что для получения 1 моля газообразного кислорода необходимо израсходовать 2/3 моля калия хлората. Ясно, что количество вещества соли, необходимое для получения 0,037 моль будет равно:

.

Искомую массу соли определяем по уравнению

).

При этом и, следовательно, . В результате получим

.

Ответ: .

Дата добавления: 2015-07-11