ГДЗ по Химии 8 Класс Параграф 19 Вопрос 8 Габриелян, Остроумов — Подробные Ответы

Рассчитайте количество вещества, массу и объём (н. у.) порции азота \( \text{N}_2 \), содержащей \( 9{,}03 \cdot 10^{23} \) атомов азота.

\(N(\text{N}_2) = 9,03 \cdot 10^{23}\) молекул
\(N_A = 6,02 \cdot 10^{23}\) молекул/моль

\(n(\text{N}_2) = N/N_A = 9,03 \cdot 10^{23} / 6,02 \cdot 10^{23} = 1,5\) (моль)
\(m(\text{N}_2) = n \cdot M = 1,5 \cdot 28 = 42\) (г)
\(V(\text{N}_2) = n \cdot V_m = 1,5 \cdot 22,4 = 33,6\) (л)

Для решения данной задачи необходимо последовательно рассчитать количество вещества, массу и объём порции азота \( \text{N}_2 \), используя известные химические константы и формулы.

Важное замечание: В условии задачи указано \( 9{,}03 \cdot 10^{23} \) атомов азота. Однако молекула азота (\( \text{N}_2 \)) состоит из двух атомов азота. Если бы речь шла строго об атомах, то количество молекул \( \text{N}_2 \) было бы вдвое меньше. Представленное решение, исходя из первой строки \( N(\text{N}_2) = 9{,}03 \cdot 10^{23} \) молекул, интерпретирует данное число как количество молекул \( \text{N}_2 \). Мы будем следовать этой интерпретации для объяснения логики решения.

Шаг 1: Расчет количества вещества (\( n \))

Количество вещества (моль) можно найти, зная число частиц (молекул) и постоянную Авогадро.

Формула:

\(
n = \frac{N}{N_A}
\)

где:

• \( n \) — количество вещества (моль),
• \( N \) — число частиц (молекул),
• \( N_A \) — постоянная Авогадро, равная \( 6{,}02 \cdot 10^{23} \) молекул/моль.

Дано:
Число молекул азота \( N(\text{N}_2) = 9{,}03 \cdot 10^{23} \) молекул,
Постоянная Авогадро \( N_A = 6{,}02 \cdot 10^{23} \) молекул/моль.

Расчет:
\(
n(\text{N}_2) = \frac{9{,}03 \cdot 10^{23} \, \text{молекул}}{6{,}02 \cdot 10^{23} \, \text{молекул/моль}} = 1{,}5 \, \text{моль}
\)

Шаг 2: Расчет массы (\( m \))

Массу вещества можно найти, зная его количество вещества и молярную массу.

Формула:

\(
m = n \cdot M
\)

где:

• \( m \) — масса вещества (г),
• \( n \) — количество вещества (моль),
• \( M \) — молярная масса вещества (г/моль).

Дано:
Количество вещества \( n(\text{N}_2) = 1{,}5 \, \text{моль} \),
Молярная масса азота (\( \text{N}_2 \)): атомная масса азота (\( \text{N} \)) приблизительно равна \( 14 \, \text{г/моль} \). Поскольку молекула \( \text{N}_2 \) состоит из двух атомов азота, её молярная масса будет:
\(
M(\text{N}_2) = 2 \cdot 14 \, \text{г/моль} = 28 \, \text{г/моль}.
\)

Расчет:
\(
m(\text{N}_2) = 1{,}5 \, \text{моль} \cdot 28 \, \text{г/моль} = 42 \, \text{г}.
\)

Шаг 3: Расчет объема (\( V \)) при нормальных условиях (н.у.)

Объём газа при нормальных условиях (температура \( 0^\circ\text{C} \) и давление \( 1 \, \text{атмосфера} \)) можно найти, зная его количество вещества и молярный объём.

Формула:

\(
V = n \cdot V_m
\)

где:

• \( V \) — объём газа (л),
• \( n \) — количество вещества (моль),
• \( V_m \) — молярный объём газа при нормальных условиях (\( V_m = 22{,}4 \, \text{л/моль} \)) для любого идеального газа.

Дано:
Количество вещества \( n(\text{N}_2) = 1{,}5 \, \text{моль} \),
Молярный объём \( V_m = 22{,}4 \, \text{л/моль} \).

Расчет:
\(
V(\text{N}_2) = 1{,}5 \, \text{моль} \cdot 22{,}4 \, \text{л/моль} = 33{,}6 \, \text{л}.
\)

Итог:

• Количество вещества азота \( \text{N}_2 : n(\text{N}_2) = 1{,}5 \, \text{моль}\)
• Масса порции азота \( m(\text{N}_2) = 42 \, \text{г}\)
• Объём порции азота при нормальных условиях \( V(\text{N}_2) = 33{,}6 \, \text{л} \)