Номер 9, страница 76 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

9. Рассчитайте число электронов, участвующих в образовании ковалентных связей в ионах аммония количеством 3 моль.

Дано:

Количество вещества ионов аммония, $n(NH_4^+) = 3 \text{ моль}$

Постоянная Авогадро, $N_A \approx 6.022 \times 10^{23} \text{ моль}^{-1}$

Найти:

Общее число электронов, участвующих в образовании ковалентных связей, $N(e^-)$.

Решение:

1. Сначала определим строение иона аммония ($NH_4^+$) и подсчитаем количество электронов, образующих ковалентные связи в одном ионе.

Ион аммония состоит из одного атома азота (N) и четырех атомов водорода (H). Атом азота имеет 5 валентных электронов, а каждый атом водорода — по 1 валентному электрону. Общий заряд иона +1 означает, что вся частица потеряла один электрон.

Общее число валентных электронов в ионе $NH_4^+$: $5 \text{ (от N)} + 4 \times 1 \text{ (от H)} - 1 \text{ (из-за заряда +1)} = 8$ электронов.

В ионе аммония атом азота образует четыре одинарные ковалентные связи с четырьмя атомами водорода (N-H). Каждая ковалентная связь состоит из двух электронов. Таким образом, все 8 валентных электронов участвуют в образовании четырех ковалентных связей.

Число связующих электронов в одном ионе $NH_4^+$: $4 \text{ связи} \times 2 \frac{\text{электрона}}{\text{связь}} = 8$ электронов.

2. Теперь, зная число связующих электронов в одном ионе, мы можем найти их общее число в 3 моль ионов аммония.

Сначала найдем общее количество ионов аммония в 3 моль, используя постоянную Авогадро ($N_A$): $N(NH_4^+) = n(NH_4^+) \times N_A = 3 \text{ моль} \times 6.022 \times 10^{23} \text{ моль}^{-1} = 1.8066 \times 10^{24}$ ионов.

Затем умножим количество ионов на число связующих электронов в одном ионе: $N(e^-) = N(NH_4^+) \times 8 = (1.8066 \times 10^{24}) \times 8 = 14.4528 \times 10^{24} \approx 1.45 \times 10^{25}$ электронов.

Альтернативный способ расчета:

В 1 моль ионов аммония содержится 8 моль электронов, участвующих в образовании связей. Следовательно, в 3 моль ионов аммония будет содержаться: $n(e^-) = 3 \text{ моль} \times 8 = 24 \text{ моль}$ связующих электронов.

Для нахождения абсолютного числа электронов умножим их количество вещества на постоянную Авогадро: $N(e^-) = n(e^-) \times N_A = 24 \text{ моль} \times 6.022 \times 10^{23} \text{ моль}^{-1} \approx 1.45 \times 10^{25}$ электронов.

Ответ: $1.45 \times 10^{25}$ электронов (или $24 \cdot N_A$).