МОЛЯРНАЯ ФРАКЦИЯ: КАК РАССЧИТЫВАЕТСЯ, ПРИМЕРЫ, УПРАЖНЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

Мольная доля является способом выражения концентрации элементов , присутствующими в соединении, или концентрации соединения в смеси.

Мольная доля элементов соединения определяется как отношение числа молей каждого из различных элементов, присутствующих в соединении, к общему количеству их молей.

Уравнение для определения мольной доли. Источник: Габриэль Боливар.

Например: если соединение содержит элемент A и элемент B, мольная доля A - это количество молей A, деленное на количество молей A плюс количество молей B. Аналогично, для мольной доли B Выполняется та же операция, но с установкой родинок B.

Эта операция представлена ​​на изображении выше. Сумма мольных долей равна 1 (одному). Мольная доля - это безразмерное (безразмерное) число. С их помощью можно выразить многие законы, например закон Дальтона.

Характеристики и символ

Значение мольной доли не зависит от температуры, и в идеальной газовой смеси ее можно использовать для расчета парциальных давлений каждого из газов, присутствующих в газовой смеси; как указано в законе Дальтона.

Мольная доля обычно представлена ​​или обозначается заглавной X (X) с правой стороны, в качестве нижнего индекса помещается символ элемента или формула соединения, если имеется смесь соединений.

Как рассчитывается

Если количество молей известно для каждого из элементов, составляющих данное соединение, добавление молей элементов может дать общее количество молей, существующих в соединении.

Затем, чтобы получить мольную долю каждого элемента, количество его молей делится на общее количество молей, присутствующих в соединении. Сумма значений мольных долей различных элементов равна единице (1).

Примеры

Ниже приведены примеры использования мольной доли.

Пример 1

Моляльность раствора, выраженная в молях растворенного вещества на килограмм воды, может быть преобразована в мольную долю растворенного вещества. Для этого 1000 г воды превращают в моль воды, просто разделив массу 1000 г воды на молекулярную массу воды (18 г / моль).

Затем, разделив количество молей растворенного вещества на количество молей воды плюс количество молей растворенного вещества, получим мольную долю растворенного вещества.

Например, молярность вещества А составляет 0,03 мкм. Это означает, что у вас есть 0,3 моля A в одном килограмме воды. Один килограмм воды соответствует 55,55 моль воды (1000 г ÷ 18 г / моль). Таким образом, мольная доля A становится:

X (A) или X _A = 0,03 ÷ (55,55 + 0,03)

= 0.0005398 или 5,398 10 ^-4

Пример 2

Расчет парциальных давлений газов в зависимости от их мольных долей. Закон парциальных давлений был провозглашен Дальтоном и указывает, что в смеси газов каждый газ оказывает такое давление, как если бы он занимал весь объем смеси газов.

Общее давление газовой смеси - это сумма давлений, оказываемых отдельно каждым из газов, входящих в газовую смесь.

Атмосфера в основном состоит из смеси четырех газов: азота, кислорода, двуокиси углерода и водяного пара, каждый из которых по отдельности оказывает следующее парциальное давление:

Азот: 596 мм рт.

Кислород: 158 мм рт.

Двуокись углерода: 0,3 мм рт.

Водяной пар: 5,7 мм рт.

Что дает значение атмосферного давления 760 мм рт. Используя эти давления газа, можно рассчитать следующие значения их мольных долей:

азот

X _N2 = 596 мм рт. Ст. / 760 мм рт. Ст.

= 0,7842

кислород

X _O2 = 158 мм рт. Ст. / 760 мм рт. Ст.

= 0,2079

Углекислый газ

X _CO2 = 0,3 мм рт. Ст. / 760 мм рт. Ст.

= 0,00039

Водяной пар

X _H2O = 5,7 мм рт. Ст. / 760 мм рт. Ст.

= 0,075

В свою очередь, парциальное давление каждого из газов, присутствующих в смеси, может быть рассчитано путем умножения значения его мольной доли на общее давление, оказываемое газовой смесью.

упражнения

Упражнение 1

Какова мольная доля раствора метанола (CH ₃ OH) и воды (H ₂ O), содержащего 145 г CH ₃ OH и 120 г H ₂ O? Молекулярные массы: CH ₃ OH = 32 г / моль и вода = 18 г / моль.

Сначала вычисляем моли метанола и воды:

Моль CH ₃ OH = 145 г · 1 моль CH ₃ OH ÷ 32 г CH ₃ OH

= 4,53 моль CH ₃ OH

Моль H ₂ O = 120 г · 1 моль H ₂ O ÷ 18 г H ₂ O

= 6,67 моль H ₂ O

Затем подсчитываем общее количество родинок:

Всего молей CH ₃ OH и H ₂ O = 4,53 + 6,67

= 11,2 моль

И так определяем мольные доли метанола и воды:

X (CH ₃ OH) = 4,53 моль / 11,2 моль

= 0,404

X (H ₂ O) = 6,67 моль / 11,2 моль

= 0,596

Упражнение 2.

Смесь 1,56 моль азота (N ₂ ) и 1,2 моля кислорода (O ₂ ) создает давление 0,8 атмосферы (атм). Рассчитайте парциальное давление каждого из газов.

Первым шагом в решении проблемы является расчет мольных долей газов. На второй стадии получают парциальные давления, оказываемые газами, путем умножения их мольной доли на общее давление, оказываемое газовой смесью.

Молярная доля азота:

X _N2 = 1,56 моль / (1,56 моль + 1,2 моль)

= 0,565

Молярная доля кислорода:

X _O2 = 1,2 моль / (1,56 моль + 1,2 моль)

= 0,435

И, наконец, мы рассчитываем парциальные давления каждого газа:

P _N2 = X _N2 P _T

= 0,565 · 0,8 атм

= 0,452 атм

P _O2 = X _O2 P _t

= 0,435 · 0,8 атм

= 0,348 атм

Упражнение 3.

Какова мольная доля формальдегида (CH ₂ O), если 23 г соединения растворено в 4 молях четыреххлористого углерода (CCl ₄ )? Молекулярная масса CH ₂ O = 30,03 г / моль.

Сначала рассчитаем моль формальдегида:

Моль CH ₂ O = 23 г CH ₂ O · 1 моль CH ₂ O ÷ 30,03 г CH ₂ O

= 0,766 моль

А для второго рассчитываем мольную долю:

X _CH2OH = 0,766 моль CH ₂ OH / (0,766 моль CH ₂ OH + 4 моль CCl ₄ )

= 0,161

Ссылки

1. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия (8-е изд.). CENGAGE Обучение.
2. Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (11 февраля 2020 г.). Что такое мольная фракция? Получено с: thinkco.com
3. Wikipedia. (2020). Мольная доля. Получено с: en.wikipedia.org
4. Фундамент СК-12. (16 октября 2019 г.). Мольная доля. Химия LibreTexts. Получено с: chem.libretexts.org
5. Крис Дезиел. (12 ноября 2018 г.). Как рассчитать мольную долю. Получено с: sciencing.com