Чтобы найти молекулярную массу метана (CH₄), воспользуемся данными о плотности метана по сравнению с гелием и известной плотностью гелия.
- Плотность гелия (He) при стандартных условиях составляет примерно 0.1785 г/л.
- Нам известно, что плотность метана по сравнению с гелием равна 4, что означает, что плотность метана (ρₘₑₜₐₙ) в 4 раза больше плотности гелия:
\[ \rho_{метан} = 4 \times \rho_{гелий} = 4 \times 0.1785 \text{ г/л} = 0.714 \text{ г/л} \]
- Плотность газа также можно выразить через его молекулярную массу (M) и универсальную газовую постоянную (R) по уравнению состояния газов:
\[ \rho = \frac{PM}{RT} \]
где P — давление (при стандартных условиях 1 атм), R — универсальная газовая постоянная (0.0821 л·атм/(моль·К)), T — температура (при стандартных условиях 273 К).
- Подставим известные значения в формулу и выразим молекулярную массу метана:
\[ 0.714 = \frac{1 \cdot M}{0.0821 \cdot 273} \]
- Упростим уравнение:
\[ M = 0.714 \cdot 0.0821 \cdot 273 \]
- Посчитаем:
\[ M \approx 0.714 \cdot 22.414 \approx 16.0 \text{ г/моль} \]
Таким образом, молекулярная масса метана составляет приблизительно 16 г/моль. Если у вас есть дополнительные вопросы или вам нужно разъяснить какой-то этап, пожалуйста, дайте знать!