Определение молекулярных масс газообразных веществ

Определение молекулярной массы газа по его грамм-молекулярному объему

Так как при нормальных условиях грамм-молекула любого газа или пара занимает объем 22,4 литра, то, вы­числив массу т какого-либо объема V₀ исследуе­мого газа при нормальных условиях, походят массу его грамм-молекулы, численно равную молекулярной массе газа из равенства:

(1) .

Для приведения объема исследуемого газа к нормаль­ным условиям пользуются уравнением состояния идеаль­ного газа:

Пример 20. Определить молекулярную массу газа, зная, что при 17ºC и давлении 780 мм рт.ст. масса 624 мл газа равна 1,56 г.

Решение

Приводим данный объем газа к нормальным условиям по уравнению . или 0,6 л .

Следовательно, масса 0,600 л газа равна 1,56 г.

Из уравнения (1) находим молекулярную массу газа:

Определение молекулярной массы газа по его массе и объему

Если температура и давление отличаются от нормаль­ных, то молекулярную массу газообразных веществ удобно вычислять с помощью уравнения Менделеева-Клапейрона, представляющего собой математическое выражение зави­симости между объемом газа, его весом, молекулярной массой, давлением и температурой:

; откуда (2)

Пример 21. 124,8 мл газа при 47ºС и 750 мм рт.ст. весят 0,225 г. Определить молекулярную массу газа.

Р е ш е н и е

Используем уравнение (2) :

Подставив в него данные из условия задачи, имея в виду, что R= 62400 мм.рт.ст.´мл/(град´моль), получим

Определение молекулярной массы газа по его плотности

По закону Авогадро, в одинаковых объемах любых газов при одинаковой температуре и давлении содержится равное число молекул. Отсюда следует, что массы равных объемов газов относятся, как их молекулярные массы:

(3)

где m₁ и m₂ — соответственно, массы первого и второго газов, а M₁ и M₂ — их молекулярные массы.

Отношение показывающее, во сколько раз первый газ тяжелее второго, называется плотностью D первого газа по второму. Подставляя значение = D, получаем следующее равенство , откуда искомая молекуляр­ная масса равна

M₁ = M₂ ´D (4)

то есть молекулярная масса газа равна произведению его плотности по другому газу на молекулярную массу дру­гого газа.

Обычно плотность газов определяют по отношению к водороду или к воздуху. Так как молекулярная масса водорода округленно равна 2, а средняя молекулярная масса воздуха 29, то формулы для вычисления молеку­лярной массы газа, исходя из его плотности по водороду или воздуху, будут иметь следующий вид:

М = 2´D_вод - по водороду, М = 29´D_возд - по воздуху (5)

Пример 22. Вычислить молекулярную массу сер­нистого газа, плотность которого по водороду равна 32.

Решение

Подставляя данные из условия задачи в формулу (5), находим

М =2´D_вод = 2´32 = 64 .

Пример 23. Вычислить молекулярную массу метана, если известно, что плотность его по воздуху равна 0,533.

Решение

Подставляя данные из условия задачи в формулу (5), получим

М = 29´D_возд = 29´0,553 = 16,04