【种花家务·化学】3-6-02气态物质分子量的测定——『数理化自学丛书6677版』

2023-02-22 11:30 作者:山嵓 0人读过 | 我要投稿

【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的备注。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

第六章阿佛加德罗定律

§6-2气态物质分子量的测定

1、根据在相同状况下同体积气态物质的重量比求分子量

【01】根据阿佛加德罗定律，可以测定任何气态物质的分子量。阿佛加德罗定律指出，在同温同压下，同体积的任何气体含有同数的分子。因此，在一定温度和压强下，同体积的不同气体的重量比就是它们每一个分子重量的比，也就是它们分子量的比。

【02】例如在同温同压下，同体积的氧气、氢气、二氧化碳一定含有相同的分子数，假设为n个分子，那末它们的重量(W)比是：Wo₂：WH₂：Wco₂=n×32：n×2：n×44=32：2：44。显然就等于它们的分子量之比。

【03】一般地，设有A和B两种气态物质，令WA和WB分别表示这两种物质在相同状况下同体积的重量，以n表示它们的分子数，MA和MB分别表示它们的分子量，那末，上面的关系，以数学方式表示，就是：

$%5Cfrac%7BW_A%7D%7BW_B%7D%3D%20%5Cfrac%7BnM_A%7D%7BnM_B%7D%3D%5Cfrac%7BM_A%7D%7BM_B%7D%E2%80%A6%E2%80%A6%EF%BC%881%EF%BC%89$

【04】移项后可写成：

$M_A%3D%5Cfrac%7BW_A%7D%7BW_B%7D%20M_B%E2%80%A6%E2%80%A6%EF%BC%882%EF%BC%89$

【05】 $%5Cfrac%7BW_A%7D%7BW_B%7D%20$ 就是在相同状况下同体积的A和B两种气态物质的重量比。这种比值，可以通过实验测定，习惯上选择氢气或空气作为比较的标准，因为氢气是最轻的气体，而空气是我们最常遇到的气体。氢气的分子量是2；空气是一种混和物，在标准状况下，22.4升干燥的空气重29克，我们就把29作为空气的平均分子量。因此，在测定某气态物质的分子量时，如果知道它和同体积氢气或空气的重量比，就可以运用式(2)求出它的分子量。

【06】现在用几个例题来说明：

例1.已知气体A和相同状况下同体积氢气的重量比是22。求气体A的分子量。

【解】

$%25%2B%E3%80%90%E5%B1%B1%E6%B3%A8%EF%BC%8CB%E7%AB%99%E4%B8%93%E6%A0%8F%E5%85%AC%E5%BC%8F%E4%BB%A3%E7%A0%81%E3%80%91%0A%5Cbegin%7Beqnarray%7D%0A%26%26%E5%B7%B2%E7%9F%A5%5Cfrac%7BW_A%7D%7BW_%7BH_2%7D%7D%20%3D22%EF%BC%8CM_%7BH_2%7D%3D2%E3%80%82%E8%BF%90%E7%94%A8%E5%BC%8F(2)%E8%AE%A1%E7%AE%97%EF%BC%9A%5C%5C%0A%26%26M_A%3D%5Cfrac%7BW_A%7D%7BW_%7BH_2%7D%7DM_%7BH_2%7D%3D22%C3%972%3D44%E3%80%82%5C%5C%0A%26%26%E7%AD%94%EF%BC%9A%E6%B0%94%E4%BD%93A%E7%9A%84%E5%88%86%E5%AD%90%E9%87%8F%E6%98%AF44%E3%80%82%0A%5Cend%7Beqnarray%7D$

例2.已知气体A和相同状况下同体积空气的重量比是1.52。求气体A的分子量。

【解】

$%25%2B%E3%80%90%E5%B1%B1%E6%B3%A8%EF%BC%8CB%E7%AB%99%E4%B8%93%E6%A0%8F%E5%85%AC%E5%BC%8F%E4%BB%A3%E7%A0%81%E3%80%91%0A%5Cbegin%7Beqnarray%7D%0A%26%26%E5%B7%B2%E7%9F%A5%5Cfrac%7BW_A%7D%7BW_%7B%E7%A9%BA%E6%B0%94%7D%7D%20%3D1.52%EF%BC%8CM_%7B%E7%A9%BA%E6%B0%94%7D%3D29%E3%80%82%E8%BF%90%E7%94%A8%E5%BC%8F(2)%E8%AE%A1%E7%AE%97%EF%BC%9A%5C%5C%0A%26%26M_A%3D%5Cfrac%7BW_A%7D%7BW_%7B%E7%A9%BA%E6%B0%94%7D%7DM_%7B%E7%A9%BA%E6%B0%94%7D%3D1.52%C3%9729%3D44%E3%80%82%5C%5C%0A%26%26%E7%AD%94%EF%BC%9A%E6%B0%94%E4%BD%93A%E7%9A%84%E5%88%86%E5%AD%90%E9%87%8F%E6%98%AF44%E3%80%82%0A%5Cend%7Beqnarray%7D$

例3.一定体积的气体A，重1.9642克，在同温同压时同体积的氢气重0.08987克。求气体A的分子量。

【解】

$%5Cbegin%7Beqnarray%7D%0A%26%26%E5%B7%B2%E7%9F%A5W_A%3D1.9642%E5%85%8B%EF%BC%8CW_%7BH_2%7D%3D0.08987%E5%85%8B%EF%BC%8CM_%7BH_2%7D%3D2%E3%80%82%E8%BF%90%E7%94%A8%E5%BC%8F(1)%E8%AE%A1%E7%AE%97%EF%BC%9A%5C%5C%0A%26%26%5Cfrac%7BW_A%7D%7BW_%7BH_2%7D%7D%3D%5Cfrac%7B1.9642%7D%7B0.08987%7D%3D%5Cfrac%7BM_A%7D%7BM_%7BH_2%7D%7D%20%3D%5Cfrac%7BM_A%7D%7B2%7D%20%5C%5C%0A%26%26%E2%88%B4%5Cquad%20M_A%3D%5Cfrac%7B1.9642%7D%7B0.08987%7D%C3%972%3D44%E3%80%82%20%20%5C%5C%0A%26%26%E7%AD%94%EF%BC%9A%E6%B0%94%E4%BD%93A%E7%9A%84%E5%88%86%E5%AD%90%E9%87%8F%E6%98%AF44%E3%80%82%0A%5Cend%7Beqnarray%7D$

【07】运用式(1)，除了能测定气态物质的分子量外，反过来，若已知两种气体的分子量，也可以求出它们在相同状况下，同体积的重量比，这样就可以解决某种气体比另一种气体轻还是重的问题。特别是和同体积的空气的重量比，是决定用什么方法来收集气体的一种重要因素，有很大的实用意义，现在举例说明如下：

例4.判断二氧化碳、氨气在相同状况下比空气轻还是重？

【解】

$%5Cbegin%7Beqnarray%7D%0A%26%26%E5%B7%B2%E7%9F%A5%E4%BA%8C%E6%B0%A7%E5%8C%96%E7%A2%B3%E7%9A%84%E5%88%86%E5%AD%90%E5%BC%8F%E6%98%AFCO_2%EF%BC%8CM_%7Bco_2%7D%3D12%2B2%C3%9716%3D44%EF%BC%9B%5C%5C%0A%26%26%E6%B0%A8%E6%B0%94%E7%9A%84%E5%88%86%E5%AD%90%E5%BC%8F%E6%98%AFNH_3%EF%BC%8CM_%7BNH_3%7D%3D14%2B3%C3%971%3D17%EF%BC%9B%5C%5C%0A%26%26M%E7%A9%BA%E6%B0%94%3D29%E3%80%82%E6%A0%B9%E6%8D%AE%E5%BC%8F%EF%BC%881%EF%BC%89%5C%5C%0A%26%26%5Cfrac%7BW_%7BCO_2%7D%7D%7BW_%7B%E7%A9%BA%E6%B0%94%7D%7D%3D%5Cfrac%7BM_%7BCO_2%7D%7D%7BM_%7B%E7%A9%BA%E6%B0%94%7D%7D%EF%BC%9B%20%5Cfrac%7BW_%7BNH_3%7D%7D%7BW_%7B%E7%A9%BA%E6%B0%94%7D%7D%3D%5Cfrac%7BM_%7BNH_3%7D%7D%7BM_%7B%E7%A9%BA%E6%B0%94%7D%7D%20%E3%80%82%5C%5C%0A%26%26%E2%88%B4%E5%9C%A8%E7%9B%B8%E5%90%8C%E7%8A%B6%E5%86%B5%E4%B8%8B%E5%90%8C%E4%BD%93%E7%A7%AF%E7%9A%84%E4%BA%8C%E6%B0%A7%E5%8C%96%E7%A2%B3%E8%B7%9F%E7%A9%BA%E6%B0%94%E7%9A%84%E9%87%8D%E9%87%8F%E6%AF%94%5C%5C%0A%26%26%5Cfrac%7BW_%7BCO_2%7D%7D%7BW_%7B%E7%A9%BA%E6%B0%94%7D%7D%3D%5Cfrac%7BM_%7BCO_2%7D%7D%7BM_%7B%E7%A9%BA%E6%B0%94%7D%7D%3D%5Cfrac%7B44%7D%7B29%7D%20%3D1.52%EF%BC%9B%5C%5C%0A%26%26%E5%9C%A8%E7%9B%B8%E5%90%8C%E7%8A%B6%E5%86%B5%E4%B8%8B%E5%90%8C%E4%BD%93%E7%A7%AF%E7%9A%84%E6%B0%A8%E6%B0%94%E8%B7%9F%E7%A9%BA%E6%B0%94%E7%9A%84%E9%87%8D%E9%87%8F%E6%AF%94%5C%5C%0A%26%26%5Cfrac%7BW_%7BNH_3%7D%7D%7BW_%7B%E7%A9%BA%E6%B0%94%7D%7D%3D%5Cfrac%7BM_%7BNH_3%7D%7D%7BM_%7B%E7%A9%BA%E6%B0%94%7D%7D%20%3D%5Cfrac%7B17%7D%7B29%7D%3D0.586%E3%80%82%5C%5C%20%0A%26%26%E7%AD%94%EF%BC%9A%E4%BA%8C%E6%B0%A7%E5%8C%96%E7%A2%B3%E6%AF%94%E7%A9%BA%E6%B0%94%E9%87%8D1.52%E5%80%8D%EF%BC%9B%E6%B0%A8%E6%B0%94%E6%AF%94%E9%A3%9E%E7%A9%BA%E6%B0%94%E8%BD%BB%EF%BC%8C%E7%9B%B8%E5%BD%93%E4%BA%8E%E7%A9%BA%E6%B0%94%E7%9A%840.586%E5%80%8D%E3%80%82%0A%5Cend%7Beqnarray%7D$

2、根据气体克分子体积求分子量

【08】气态物质的分子量还可以从气体克分子体积的概念出发来加以推算，计算方法更为简单。

【09】我们早已知道，1克分子的任何气体，在标准状况下所占的体积，都是22.4升，称为气体克分子体积。当我们要求某种气体的分子量时，只须知道这种气体在标准状况下1升的重量（就是这种气体的比重），再乘以22.4，就得到它的克分子量。将这个数值用碳单位做单位，就是该气体的分子量。设以M表示分子量，d表示比重，可以列成公式： $M%3D22.4d$ 。

【10】下面也举几个例题来说明：

例5.已知1升二氧化碳在标准状况下重1.9642克，求二氧化碳的分子量。

【解】

$%25%2B%E3%80%90%E5%B1%B1%E6%B3%A8%EF%BC%8CB%E7%AB%99%E4%B8%93%E6%A0%8F%E5%85%AC%E5%BC%8F%E4%BB%A3%E7%A0%81%E3%80%91%0A%5Cbegin%7Beqnarray%7D%0AM%26%26%3D22.4d%5C%5C%0Ad%26%26%3D1.9642(%E5%85%8B%2F%E5%8D%87)%5C%5C%0A%E2%88%B4M_%7BCO_2%7D%26%26%3D22.4%C3%971.9642%3D44%E3%80%82%0A%5Cend%7Beqnarray%7D$

例6.已知250毫升二氧化碳在标准状况下重0.491克，求二氧化碳的分子量。

【解】

$%25%2B%E3%80%90%E5%B1%B1%E6%B3%A8%EF%BC%8CB%E7%AB%99%E4%B8%93%E6%A0%8F%E5%85%AC%E5%BC%8F%E4%BB%A3%E7%A0%81%E3%80%91%0A%5Cbegin%7Beqnarray%7D%0A%26%26%5Cquad%5Cquad%5Cquad%20M%3D22.4d%5C%5C%0A%26%26d%3D0.491%C3%971000%2F250%3D1.964(%E5%85%8B%2F%E5%8D%87)%5C%5C%0A%26%26%E2%88%B4M_%7BCO_2%7D%3D22.4%C3%971.964%3D44%E3%80%82%0A%5Cend%7Beqnarray%7D$

例7.已知在温度20℃和压强756毫米时，215毫升的二氧化碳重0.3913克。求二氧化碳的分子量。

【解】

$%5Cbegin%7Beqnarray%7D%0A%26%26%E5%85%88%E5%B0%86215%E6%AF%AB%E5%8D%87CO_2%E5%8C%96%E6%88%90%E5%9C%A8%E6%A0%87%E5%87%86%E7%8A%B6%E5%86%B5%E4%B8%8B%E7%9A%84%E4%BD%93%E7%A7%AF%E3%80%82%E6%A0%B9%E6%8D%AE%C2%A76-1%E4%B8%AD%E6%8F%90%E5%88%B0%E7%9A%84%E5%85%AC%E5%BC%8F%EF%BC%9A%5C%5C%0A%26%26%5Cfrac%7BP_1V_1%7D%7BT_1%7D%20%3D%5Cfrac%7BP_2V_2%7D%7BT_2%7D%EF%BC%8C%E8%BF%99%E9%87%8CT_2%3D273%2B20%EF%BC%8CP_2%3D756%E6%AF%AB%E7%B1%B3%EF%BC%8CV_2%3D215%E6%AF%AB%E5%8D%87%EF%BC%8C%5C%5C%0A%26%26P_1%3D760%E6%AF%AB%E7%B1%B3%EF%BC%8CT_1%3D273%EF%BC%8CV_1%E5%B0%B1%E6%98%AF%E8%A6%81%E6%B1%82%E7%9A%84%E4%BD%93%E7%A7%AF%E3%80%82%E4%BB%A3%E5%85%A5%E5%85%AC%E5%BC%8F%EF%BC%8C%E5%BE%97%EF%BC%9A%5C%5C%0A%26%26V_1%3D%5Cfrac%7B756%C3%97215%C3%97273%7D%7B760%C3%97(273%2B20)%7D%20%3D199.2%EF%BC%88%E6%AF%AB%E5%8D%87%EF%BC%89%5C%5C%0A%26%26%E5%86%8D%E7%AE%97%E5%87%BA%E4%BA%8C%E6%B0%A7%E5%8C%96%E7%A2%B3%E5%9C%A8%E6%A0%87%E5%87%86%E7%8A%B6%E5%86%B5%E6%97%B61%E5%8D%87%E7%9A%84%E9%87%8D%E9%87%8F%EF%BC%9A%5C%5C%0A%26%26d%3D%5Cfrac%7B0.3913%C3%971000%7D%7B199.2%7D%20%3D1.964%EF%BC%88%E5%85%8B%2F%E5%8D%87%EF%BC%89%5C%5C%0A%26%26%E6%89%80%E4%BB%A5%EF%BC%8C%E4%BA%8C%E6%B0%A7%E5%8C%96%E7%A2%B3%E7%9A%84%E5%88%86%E5%AD%90%E9%87%8F%E6%98%AF%EF%BC%9A%5C%5C%0A%26%26M_%7Bco_2%7D%3D22.4%C3%971.964%3D44%E3%80%82%0A%5Cend%7Beqnarray%7D$

【11】根据克分子体积求分子量的方法，也适用于液态或固态物质，只要把能转变成蒸气状态而并不分解的液态或固态物质加热，测定在气态时若干体积的这种蒸气的重量，根据气态方程，把非标准状况下的体积换算到标准状况，再按上法求得它们的分子量。象液态的酒精、溴，固态的碘，以及将来要学到的很多有机化合物，都可以用这样的方法求得它们的分子量。

【12】现在也举例说明：

例8.己知在温度185℃和压强755毫米时，189毫升的碘蒸气重1.27克。求碘的分子量，并确定碘分子是由几个碘原子组成的？

【解】

$%25%2B%E3%80%90%E5%B1%B1%E6%B3%A8%EF%BC%8CB%E7%AB%99%E4%B8%93%E6%A0%8F%E5%85%AC%E5%BC%8F%E4%BB%A3%E7%A0%81%E3%80%91%0A%5Cbegin%7Beqnarray%7D%0A%26%26%E7%94%A8%E5%92%8C%E4%BE%8B7%E5%90%8C%E6%A0%B7%E7%9A%84%E6%96%B9%E6%B3%95%EF%BC%8C%E5%85%88%E6%B1%82%E5%87%BA%E7%A2%98%E8%92%B8%E6%B0%94%E5%9C%A8%E6%A0%87%E5%87%86%E7%8A%B6%E5%86%B5%E6%97%B6%E7%9A%84%E4%BD%93%E7%A7%AF%EF%BC%9A%5C%5C%0A%26%26V_1%3D189%C3%97%5Cfrac%7B755%C3%97273%7D%7B760%C3%97(273%2B185)%7D%20%3D112%EF%BC%88%E6%AF%AB%E5%8D%87%EF%BC%89%5C%5C%0A%26%26%E7%A2%98%E8%92%B8%E6%B0%94%E5%9C%A8%E6%A0%87%E5%87%86%E7%8A%B6%E5%86%B5%E6%97%B61%E5%8D%87%E7%9A%84%E9%87%8D%E9%87%8F%E6%98%AF%EF%BC%9A%5C%5C%0A%26%26d%3D1.27%C3%97%5Cfrac%7B1000%7D%7B112%7D%20%3D11.34%EF%BC%88%E5%85%8B%EF%BC%89%5C%5C%0A%26%26%E7%A2%98%E7%9A%84%E5%88%86%E5%AD%90%E9%87%8F%E5%B0%B1%E6%98%AF%EF%BC%9A%C2%B7%5C%5C%0A%26%26M_1%3D22.4%C3%9711.34%3D254%5C%5C%0A%26%26%E5%B7%B2%E7%9F%A5%E7%A2%98%E7%9A%84%E5%8E%9F%E5%AD%90%E9%87%8F%3D127%EF%BC%9B%5C%5C%0A%26%26%E2%88%B4%5Cquad%5Cfrac%7B254%7D%7B127%7D%20%3D2%5C%5C%0A%26%26%E7%AD%94%EF%BC%9A%E7%A2%98%E7%9A%84%E5%88%86%E5%AD%90%E9%87%8F%E6%98%AF254%EF%BC%8C%E7%A2%98%E5%88%86%E5%AD%90%E6%98%AF%E7%94%B12%E4%B8%AA%E7%A2%98%E5%8E%9F%E5%AD%90%E7%BB%84%E6%88%90%E7%9A%84%E3%80%82%0A%5Cend%7Beqnarray%7D$

习题6-2

1、已知某种气体和相同状况下同体积氢气的重量比是23。求它的分子量。并求这种气体比空气轻还是重。【M=46，比空气重1.586倍】

2、已知水银蒸气和相同状况下同体积空气的重量比是6.92。求水银蒸气的分子是由几个原子组成的。【1个】

3、求氦气和相同状况下同体积空气的重量比。用氦气装飞船，它的浮力比氢气大还是小，相差几倍。[提示：氦气是单原子分子，原子量等于4，可从氦气跟同体积氢气的重量比来比浮力]【 $%5Cfrac%7BW_%7BHe%7D%7D%7BW_%7B%E7%A9%BA%E6%B0%94%7D%7D$ =0.138，H₂的浮力比He的大2倍】

4、已知温度在17℃，压强是740毫米时，150毫升的氮气重0.172克。求氮气的分子量。【MN₂=28】

5、已知下列各种气体的比重。求其分子量：

(1)氯化氢：1.63克/升；(2)一氧化碳：1.25克/升。【(1)MHCl=36.5，(2)MCO=28】

6、在标准状况下，某气体235毫升重0.406克。求其分子量。【M=38.7】

7、在温度20℃压强750毫米时，122毫升的二氧化硫重0.32克。求其分子量。【MSO₂=64】

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【种花家务·化学】3-6-02气态物质分子量的测定——『数理化自学丛书6677版』

1、根据在相同状况下同体积气态物质的重量比求分子量

2、根据气体克分子体积求分子量

习题6-2