Номер 18, страница 9 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

18. Электрон — это частица с отрицательным зарядом, равным $-1,602 \cdot 10^{-19}$ Кл. Какой суммарный заряд имеют ионы алюминия химическим количеством 0,45 моль?

Дано:

Заряд электрона, $q_e = -1,602 \cdot 10^{-19}$ Кл

Химическое количество ионов алюминия, $\nu = 0,45$ моль

Постоянная Авогадро, $N_A = 6,022 \cdot 10^{23}$ моль$^{-1}$ (справочное значение)

Найти:

Суммарный заряд ионов алюминия $Q$

Решение:

Атом алюминия (Al) в обычном состоянии электронейтрален. При образовании иона атом алюминия отдает 3 электрона со своего внешнего энергетического уровня, превращаясь в положительно заряженный ион $Al^{3+}$. Это означает, что заряд одного иона алюминия равен по величине и противоположен по знаку заряду трех электронов.

Элементарный заряд $e$ равен модулю заряда электрона: $e = |q_e| = 1,602 \cdot 10^{-19}$ Кл.

Заряд одного иона алюминия ($q_{ion}$) можно рассчитать по формуле:

$q_{ion} = 3 \cdot e$

Чтобы найти общее число ионов алюминия ($N$) в заданном количестве вещества ($\nu$), воспользуемся постоянной Авогадро ($N_A$):

$N = \nu \cdot N_A$

Суммарный заряд $Q$ всех ионов равен произведению числа ионов $N$ на заряд одного иона $q_{ion}$:

$Q = N \cdot q_{ion} = (\nu \cdot N_A) \cdot (3 \cdot e)$

Подставим числовые значения в формулу:

$Q = 0,45 \text{ моль} \cdot 6,022 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1} \cdot 3 \cdot 1,602 \cdot 10^{-19} \text{ Кл}$

Произведем вычисления:

$Q = (0,45 \cdot 6,022 \cdot 3 \cdot 1,602) \cdot 10^{(23-19)} \text{ Кл}$

$Q \approx 13,023 \cdot 10^4 \text{ Кл}$

Представим ответ в стандартном виде:

$Q \approx 1,30 \cdot 10^5 \text{ Кл}$

Ответ: суммарный заряд ионов алюминия составляет примерно $1,30 \cdot 10^5$ Кл.