Номер 10, страница 158 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

10. Образец газообразного простого вещества неметалла объёмом 1 $dm^3$ (н. у.) имеет массу 3,17 г. Определите химическую формулу вещества.

Дано:

$V(\text{газа}) = 1 \text{ дм³ (н. у.)}$

$m(\text{газа}) = 3,17 \text{ г}$

Вещество – простое, образовано неметаллом.

Постоянная величина:

Молярный объём газа при н. у. $V_m = 22,4 \text{ дм³/моль}$

Найти:

Химическую формулу вещества – ?

Решение:

1. Для определения химической формулы вещества необходимо найти его молярную массу (M). Молярная масса – это отношение массы вещества к его количеству. Сначала найдем количество вещества (n) в данном объёме газа.

Согласно закону Авогадро, 1 моль любого газа при нормальных условиях (н. у.) занимает объём 22,4 дм³. Количество вещества можно рассчитать по формуле: $n = \frac{V}{V_m}$ где $V$ – объём газа, $V_m$ – молярный объём газа.

Подставим известные значения: $n = \frac{1 \text{ дм³}}{22,4 \text{ дм³/моль}} \approx 0,04464 \text{ моль}$

2. Теперь, зная массу (m) и количество вещества (n), можем рассчитать его молярную массу (M) по формуле: $M = \frac{m}{n}$

Подставим найденные и известные значения: $M = \frac{3,17 \text{ г}}{0,04464 \text{ моль}} \approx 71,08 \text{ г/моль}$

Округлим полученное значение до целого числа: $M \approx 71 \text{ г/моль}$.

3. В условии сказано, что вещество простое и образовано неметаллом. Это означает, что его молекула состоит из атомов одного химического элемента-неметалла. Обозначим формулу вещества как $X_i$, где $X$ – химический элемент, а $i$ – индекс, показывающий число атомов в молекуле (атомность).

Молярная масса молекулы $M(X_i)$ связана с относительной атомной массой элемента $Ar(X)$ соотношением: $M(X_i) = i \cdot Ar(X)$

Многие газообразные простые вещества неметаллов (H₂, N₂, O₂, F₂, Cl₂) имеют двухатомные молекулы, то есть для них $i=2$. Проверим эту гипотезу: $Ar(X) = \frac{M(X_i)}{i} = \frac{71 \text{ г/моль}}{2} = 35,5 \text{ г/моль}$

Обратившись к Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, находим, что элемент с относительной атомной массой 35,5 – это хлор (Cl). Хлор является типичным неметаллом. При нормальных условиях хлор – это газ желто-зеленого цвета, его молекула состоит из двух атомов.

Таким образом, все условия задачи выполняются. Искомое вещество – хлор.

Ответ: химическая формула вещества – $Cl_2$.