Средняя молярная масса по массовым долям
Средняя молярная масса смеси по массовым долям показывает, какая масса приходится в среднем на 1 моль смеси. Её находят через массовые доли компонентов и их молярные массы.
Массовая доля вещества \(w_i\) — это доля массы компонента в массе всей смеси. В расчётах процент переводят в десятичную дробь: \(20\% = 0{,}20\). Если состав задан для всех компонентов, сумма массовых долей равна 1.
Формула
Здесь \(w_i\) — массовая доля компонента, а \(M_i\) — его молярная масса. Формула следует из того, что количество вещества компонента равно \(n_i=\frac{m_i}{M_i}\), а масса компонента составляет \(m_i=w_i m\).
Смесь содержит 20% \(\mathrm{H_2}\) и 80% \(\mathrm{O_2}\) по массе. Тогда \(w(\mathrm{H_2})=0{,}20\), \(w(\mathrm{O_2})=0{,}80\), \(M(\mathrm{H_2})=2\) г/моль, \(M(\mathrm{O_2})=32\) г/моль. \(M_{\text{ср}}=\frac{1}{0{,}20/2+0{,}80/32}\approx8{,}9\) г/моль.
По массовым долям используют формулу (1). Для газовой смеси по объёмным долям применяется другая формула: средняя молярная масса равна сумме произведений объёмных долей на молярные массы. Массовые и объёмные доли нельзя подставлять взаимозаменяемо.
Как записать массовую долю 35% в формуле?
Полученное значение обычно лежит между молярными массами компонентов, но ближе к молярной массе того вещества, чья массовая доля больше. В задачах также может потребоваться общий расчёт средней молярной массы смеси по другим исходным данным.
Главное
- При массовых долях используют \(M_{\text{ср}}=\frac{1}{\sum w_i/M_i}\).
- Проценты предварительно переводят в доли: делят на 100.
- Массовые доли нельзя заменять объёмными, особенно при расчётах для газовых смесей.