Молекулярная масса углекислого газа co2

Закон Авогадро (1811) является фундаментальным. На нем основано определение молекулярной массы газа по его плотности. В 1858 г. Канниццаро показал, что молекулярные массы, определенные по плотности газов, могут быть использованы для определения атомных масс. Например, Канниццаро определил, что плотности N2O, NO, NO2 по водороду составляют соответственно 22, 15 и 23. Проанализировав большой объем подобных данных, можно определить атомные массы элементов.

Измерение плотностей различных газов привело к еще одному важному открытию. Рэлей и Рамзай открыли аргон, определяя плотность азота (см. задачу 6). И спустя некоторое время таблица Менделеева пополнилась еще одним столбцом. Приведенный ниже эксперимент основан на законе Авогадро и уравнении идеального газа

Весы с точностью не менее 0.01 г, две колбы объемом 500 мл с боковыми отводами, резиновая трубка, резиновая пробка, алюминиевая фольга, мерный цилиндр, термометр, барометр.

31-1. Предложите два различных метода определения плотности углекислого газа при стандартных условиях, используя в качестве источника газа сухой лед.

31-2. Укажите основные источники ошибок и предложите способы их уменьшения.

31-3. Рассчитайте молекулярную массу углекислого газа

1) исходя из его плотности по воздуху

2) с помощью уравнения состояния идеального газа

1. Запишите температуру окружающего воздуха (T) и атмосферное давление (p).

2. Взвесьте колбу. Запишите массу m1, определяемую по формуле:

3. Поместите сухой лед в колбу и дождитесь, пока он полностью сублимируется. Поместите в колбу термометр и неплотно прикройте отверстие фольгой. Дождитесь, пока углекислый газ в колбе не примет температуру окружающего воздуха. Протрите внешнюю сторону колбы от сконденсировавшейся влаги и взвесьте колбу. Запишите значение массы m2.

4. Закройте боковой отвод колбы резиновой пробкой. Наполните колбу водой до краев и измерьте объем налитой воды мерным цилиндром. Так вы узнаете объем, который занимал углекислый газ в колбе (V). Рассчитайте массу воздуха, m(воздуха), занимающего такой объем при условиях эксперимента. Примите, что воздух имеет следующий состав: 78% азота, 21% кислорода, 1% аргона. Моль воздуха весит 29.0 г. Рассчитайте m(колбы) из уравнения (1), зная m(воздуха). Затем рассчитайте m(CO2) из уравнения (2), зная m(колбы).

Читайте также:  Катушка для сварочной проволоки размеры

5. Рассчитайте молекулярную массу углекислого газа, зная m(CO2) и m(воздуха).

6. Рассчитайте молекулярную массу углекислого газа с использованием уравнения состояния идеального газа.

1. Соедините боковые отводы двух колб резиновой трубкой. Поднимите одну колбу и поместите в нее достаточно большое количество сухого льда. Закройте верхнюю колбу резиновой пробкой и подождите, пока углекислый газ заполнит нижнюю колбу.

2. Отсоедините нижнюю колбу от резинового шланга, закройте все отверстия фольгой и взвесьте. Преимущество такого способа в том, что газ, попадая в нижнюю колбу, уже имеет комнатную температуру и атмосферное давление.

3. Определите объем и массу колбы так же, как и в части А.

4. Повторяйте измерения до воспроизводимости значения массы в колбе.

5. Определите молекулярную массу углекислого газа так же, как в части А.

Ответ или решение 1

Определим молярную массу углекислого газа. Записываем полученное решение.

М (СО2) = 12 + 2 * 16 = 12 + 32 = 44 г/моль.

Следовательно, молярная масса углекислого газа равна 44 г/моль.

Молярная масса — характеризует вещество, как отношение массы вещества к количеству молей этого вещества или массу одного моля вещества.

Молярная масса углекислого газа

Строение молекулы изображено на рис. 1. Плотность – 1,997 г/л. Плохо растворяется в воде, частично реагируя с ней. Проявляет кислотные свойства. Восстанавливается активными металлами, водородом и углеродом.

Рис. 1. Строение молекулы углекислого газа.

Брутто-формула углекислого газа – CO2. Как известно, молекулярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел).

Mr(CO2) = 12 + 2×16 = 12 + 32 = 44.

Легко показать, что численные значения молярной массы М и относительной молекулярной массы Mr равны, однако первая величина имеет размерность [M] = г/моль, а вторая безразмерна:

Читайте также:  Припой для пайки феном

Это означает, что молярная масса углекислого газа равна 44 г/моль.

Молярную массу вещества в газообразном состоянии можно определить, используя понятие о его молярном объеме. Для этого находят объем, занимаемый при нормальных условиях определенной массой данного вещества, а затем вычисляют массу 22,4 л этого вещества при тех же условиях.

Для достижения данной цели (вычисление молярной массы) возможно использование уравнения состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона):

где p – давление газа (Па), V – объем газа (м 3 ), m – масса вещества (г), M – молярная масса вещества (г/моль), Т – абсолютная температура (К), R – универсальная газовая постоянная равная 8,314 Дж/(моль×К).

Примеры решения задач

Задание Составьте формулу соединения меди с кислородом, если соотношение масс элементов в нём m(Cu) : m(O) = 4:1.
Решение Для того, чтобы узнать, в каких отношениях находятся химические элементы в составе молекулы необходимо найти их количество вещества. Известно, что для нахождения количества вещества следует использовать формулу:

Найдем молярные массы меди и кислорода (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева округлим до целых чисел). Известно, что M = Mr, значит M(Сu) = 64 г/моль, а М(O) = 16 г/моль.

Тогда, количество вещества этих элементов равно:

n (Cu) = m (Cu) / M (Cu);

n (Cu) = 4 / 64 = 0,0625 моль.

n (О) = 1 / 16 = 0,0625 моль.

Найдем мольное отношение:

n(Cu) :n(O) = 0,0625 : 0,0625 = 1:1,

т.е. формула соединения меди с кислородом имеет вид CuO. Это оксид меди (II).

Ответ CuO
Задание Составьте формулу соединения железа с серой, если соотношение масс элементов в нём m(Fe):m(S) = 7:4.
Решение Для того, чтобы узнать, в каких отношениях находятся химические элементы в составе молекулы необходимо найти их количество вещества. Известно, что для нахождения количества вещества следует использовать формулу:
Читайте также:  Инверторное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора схема

Найдем молярные массы железа и серы (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел). Известно, что M = Mr, значит M(S) = 32 г/моль, а М(Fe) = 56 г/моль.

Тогда, количество вещества этих элементов равно:

n (S) = 4 / 32 = 0,125 моль.

n (Fe) = m (Fe) / M (Fe);

n (Fe) = 7 / 56 = 0,125 моль.

Найдем мольное отношение:

n(Fe) :n(S) = 0,125: 0,125 = 1:1,

т.е. формула соединения меди с кислородом имеет вид FeS. Это сульфид железа (II).

Ссылка на основную публикацию