Номер 496, страница 91 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

496. Рассчитайте число атомов кислорода в образце высшего оксида азота массой 3,20 кг.

Дано:

масса высшего оксида азота $m = 3,20 \text{ кг}$

Постоянная Авогадро $N_A = 6,022 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$

Масса уже дана в единицах СИ (килограммы). Для удобства расчетов с молярной массой (г/моль) переведем ее в граммы:

$m = 3,20 \text{ кг} = 3200 \text{ г}$

Найти:

Число атомов кислорода $N(O)$

Решение:

1. Определим формулу высшего оксида азота. Азот (N) находится в 15-й группе (VА группе) Периодической системы, его высшая степень окисления равна +5. Степень окисления кислорода (О) в оксидах равна -2. Для того чтобы молекула была электронейтральной, на 2 атома азота (общий заряд $2 \times (+5) = +10$) должно приходиться 5 атомов кислорода (общий заряд $5 \times (-2) = -10$). Таким образом, формула высшего оксида азота — $N_2O_5$ (оксид азота(V) или пентаоксид диазота).

2. Рассчитаем молярную массу $N_2O_5$, используя относительные атомные массы азота ($A_r(N) \approx 14$) и кислорода ($A_r(O) \approx 16$):

$M(N_2O_5) = 2 \cdot A_r(N) + 5 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 14 \text{ г/моль} + 5 \cdot 16 \text{ г/моль} = 28 + 80 = 108 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число моль) $N_2O_5$ в образце массой 3200 г:

$\nu(N_2O_5) = \frac{m(N_2O_5)}{M(N_2O_5)} = \frac{3200 \text{ г}}{108 \text{ г/моль}} \approx 29,63 \text{ моль}$

4. В каждой молекуле $N_2O_5$ содержится 5 атомов кислорода. Следовательно, количество вещества атомов кислорода в 5 раз больше, чем количество вещества $N_2O_5$:

$\nu(O) = 5 \cdot \nu(N_2O_5) = 5 \cdot \frac{3200}{108} \text{ моль} \approx 148,15 \text{ моль}$

5. Рассчитаем общее число атомов кислорода, умножив количество вещества атомов кислорода на постоянную Авогадро:

$N(O) = \nu(O) \cdot N_A = (5 \cdot \frac{3200}{108}) \cdot 6,022 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1} \approx 148,15 \cdot 6,022 \cdot 10^{23} \approx 8,92 \cdot 10^{25}$

Ответ: В образце высшего оксида азота массой 3,20 кг содержится примерно $8,92 \cdot 10^{25}$ атомов кислорода.