Номер 231, страница 54 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

231. Рассчитайте объём (н. у.):

а) фтора массой 3,40 г;

б) порции азота, в которой содержится $1,20 \cdot 10^{25}$ атомов;

в) газовой смеси, состоящей из озона массой 48,0 мг и кислорода химическим количеством 0,00200 моль.

а) фтора массой 3,40 г

Дано:

масса фтора $m(F_2) = 3,40 \text{ г}$

Найти:

объем фтора $V(F_2)$

Решение:

Объем газа при нормальных условиях (н. у.) можно рассчитать по формуле, связывающей объем и количество вещества:

$V = n \cdot V_m$

где $n$ – количество вещества в молях, а $V_m$ – молярный объем газа при н. у., который составляет $22,4$ л/моль.

1. Сначала найдем количество вещества фтора ($F_2$). Для этого нам понадобится молярная масса фтора. Фтор является двухатомной молекулой ($F_2$).

Атомная масса фтора $Ar(F) \approx 19,00$ г/моль.

Молярная масса фтора $M(F_2) = 2 \cdot Ar(F) = 2 \cdot 19,00 \text{ г/моль} = 38,00 \text{ г/моль}$.

2. Теперь рассчитаем количество вещества фтора по формуле $n = m/M$:

$n(F_2) = \frac{m(F_2)}{M(F_2)} = \frac{3,40 \text{ г}}{38,00 \text{ г/моль}} \approx 0,08947 \text{ моль}$.

3. Наконец, рассчитаем объем фтора при нормальных условиях:

$V(F_2) = n(F_2) \cdot V_m = 0,08947 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 2,00 \text{ л}$.

Ответ: объем фтора равен $2,00$ л.

б) порции азота, в которой содержится 1,20 · 10²⁵ атомов

Дано:

число атомов азота $N(\text{атомов N}) = 1,20 \cdot 10^{25}$

постоянная Авогадро $N_A \approx 6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$

Найти:

объем азота $V(N_2)$

Решение:

1. Газообразный азот состоит из двухатомных молекул ($N_2$). Чтобы найти объем газа, нужно сначала определить количество вещества (в молях) молекул азота.

Количество вещества связано с числом частиц (атомов или молекул) через постоянную Авогадро ($N_A$) по формуле $n = N/N_A$.

Поскольку каждая молекула $N_2$ содержит 2 атома азота, количество моль молекул будет в два раза меньше количества моль атомов.

$n(N_2) = \frac{N(\text{атомов N})}{2 \cdot N_A} = \frac{1,20 \cdot 10^{25}}{2 \cdot 6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}} = \frac{1,20 \cdot 10^2}{12,04} \text{ моль} \approx 9,97 \text{ моль}$.

2. Теперь, зная количество вещества, можем рассчитать объем азота при н. у.:

$V(N_2) = n(N_2) \cdot V_m = 9,97 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 223 \text{ л}$.

Ответ: объем порции азота равен $223$ л.

в) газовой смеси, состоящей из озона массой 48,0 мг и кислорода химическим количеством 0,00200 моль

Дано:

масса озона $m(O_3) = 48,0 \text{ мг}$

количество вещества кислорода $n(O_2) = 0,00200 \text{ моль}$

Перевод в СИ:

$m(O_3) = 48,0 \text{ мг} = 48,0 \cdot 10^{-3} \text{ г} = 0,0480 \text{ г}$

Найти:

объем газовой смеси $V(\text{смеси})$

Решение:

Согласно закону Авогадро, объем газовой смеси при нормальных условиях равен сумме объемов ее компонентов, или, что то же самое, произведению общего количества вещества газов в смеси на молярный объем.

$V(\text{смеси}) = n(\text{общ}) \cdot V_m$, где $n(\text{общ}) = n(O_3) + n(O_2)$.

1. Рассчитаем количество вещества озона ($O_3$).

Атомная масса кислорода $Ar(O) \approx 16,00$ г/моль.

Молярная масса озона $M(O_3) = 3 \cdot Ar(O) = 3 \cdot 16,00 \text{ г/моль} = 48,00 \text{ г/моль}$.

Найдем количество вещества озона:

$n(O_3) = \frac{m(O_3)}{M(O_3)} = \frac{0,0480 \text{ г}}{48,00 \text{ г/моль}} = 0,00100 \text{ моль}$.

2. Найдем общее количество вещества в газовой смеси:

$n(\text{общ}) = n(O_3) + n(O_2) = 0,00100 \text{ моль} + 0,00200 \text{ моль} = 0,00300 \text{ моль}$.

3. Рассчитаем общий объем смеси при н. у.:

$V(\text{смеси}) = n(\text{общ}) \cdot V_m = 0,00300 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 0,0672 \text{ л}$.

Ответ: объем газовой смеси равен $0,0672$ л (или $67,2$ мл).