Определить молярную массу и массу молекулы газа метана

Метан (CH₄) — это простейший углеводород, который состоит из одного атома углерода и четырех атомов водорода. Чтобы определить молярную массу метана и массу одной молекулы, нужно выполнить несколько шагов.

1. Определение молярной массы метана

Молярная масса вещества — это масса одного моля этого вещества, выраженная в граммах на моль (г/моль). Молярная масса метана рассчитывается на основе атомных масс его составляющих элементов:

• Атомная масса углерода (C) ≈ 12,01 г/моль
• Атомная масса водорода (H) ≈ 1,008 г/моль

Состав метана:

• 1 атом углерода: 1 × 12,01 г/моль = 12,01 г/моль
• 4 атома водорода: 4 × 1,008 г/моль = 4,032 г/моль

Теперь складываем массы: [ \text{Молярная масса метана (CH₄)} = 12,01 \, \text{г/моль} + 4,032 \, \text{г/моль} = 16,042 \, \text{г/моль} ]

Таким образом, молярная масса метана составляет примерно 16,04 г/моль.

2. Определение массы одной молекулы метана

Чтобы найти массу одной молекулы метана, необходимо воспользоваться числом Авогадро, которое составляет примерно ( 6,022 \times 10^{23} ) молекул на моль. Масса одной молекулы рассчитывается по формуле:

[ \text{Масса одной молекулы} = \frac{\text{молярная масса}}{\text{число Авогадро}} ]

Подставим значения:

[ \text{Масса одной молекулы} = \frac{16,04 \, \text{г/моль}}{6,022 \times 10^{23} \, \text{молекул/моль}} \approx 2,66 \times 10^{-23} \, \text{г} ]

Таким образом, масса одной молекулы метана составляет примерно ( 2,66 \times 10^{-23} ) граммов.

Заключение

• Молярная масса метана (CH₄) составляет приблизительно 16,04 г/моль.
• Масса одной молекулы метана составляет около ( 2,66 \times 10^{-23} ) граммов.

Эти значения важны в химии и физике для расчетов, связанных с газами, химическими реакциями и термодинамическими процессами.

Метан (CH₄) — это простейший углеводород, молекула которого состоит из одного атома углерода (C) и четырёх атомов водорода (H). Чтобы определить молярную массу и массу одной молекулы метана, следуем следующим шагам:

1. Определим молярную массу метана (CH₄)

Молярная масса вещества — это масса одного моля вещества, численно равная сумме атомных масс всех атомов, входящих в его состав. Атомные массы берём из таблицы Менделеева (в атомных единицах массы, а.е.м., или грамм/моль):

• Атомная масса углерода (C) ≈ 12,01 г/моль.
• Атомная масса водорода (H) ≈ 1,008 г/моль.

Молекула метана состоит из одного атома углерода и четырёх атомов водорода. Суммарная молярная масса метана:

[ M{\text{CH₄}} = M{\text{C}} + 4 \cdot M_{\text{H}} = 12,01 + 4 \cdot 1,008 = 12,01 + 4,032 = 16,042 \, \text{г/моль}. ]

Итак, молярная масса метана составляет 16,042 г/моль.

2. Найдём массу одной молекулы метана

Массу одной молекулы можно найти, разделив молярную массу на число Авогадро ((N_A)), которое равно приблизительно (6,022 \cdot 10^{23} \, \text{моль}^{-1}) (число частиц в одном моле вещества).

Молярная масса метана в граммах ((M_{\text{CH₄}})) равна 16,042 г/моль. Переведём её в килограммы, так как масса одной молекулы в расчётах обычно выражается в килограммах:

[ M_{\text{CH₄}} = 16,042 \, \text{г/моль} = 16,042 \cdot 10^{-3} \, \text{кг/моль}. ]

Масса одной молекулы:

[ m{\text{молекулы}} = \frac{M{\text{CH₄}}}{N_A} = \frac{16,042 \cdot 10^{-3}}{6,022 \cdot 10^{23}}. ]

Выполним расчёты:

[ m_{\text{молекулы}} = \frac{16,042 \cdot 10^{-3}}{6,022 \cdot 10^{23}} \approx 2,664 \cdot 10^{-26} \, \text{кг}. ]

Итак, масса одной молекулы метана составляет примерно (2,664 \cdot 10^{-26} \, \text{кг}).

Итог:

1. Молярная масса метана (CH₄): (16,042 \, \text{г/моль}).
2. Масса одной молекулы метана: (2,664 \cdot 10^{-26} \, \text{кг}).