Номер 2, страница 253 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 7. Основы молекулярно-кинетической теории и термодинамики. Параграф 44. Масса молекул. Количество вещества. Упражнения - номер 2, страница 253.

Условие.

2. Определите массы молекул: а) аммиака $NH_3$; б) серной кислоты $H_2SO_4$; в) поваренной соли $NaCl$.

Решение.

Дано:

а) аммиак, $NH_3$

б) серная кислота, $H_2SO_4$

в) поваренная соль, $NaCl$

Число Авогадро, $N_A \approx 6.02 \cdot 10^{23}$ моль$^{-1}$

Молярные массы элементов из таблицы Менделеева (в СИ):

$M(N) = 14 \cdot 10^{-3}$ кг/моль (Азот)

$M(H) = 1 \cdot 10^{-3}$ кг/моль (Водород)

$M(S) = 32 \cdot 10^{-3}$ кг/моль (Сера)

$M(O) = 16 \cdot 10^{-3}$ кг/моль (Кислород)

$M(Na) = 23 \cdot 10^{-3}$ кг/моль (Натрий)

$M(Cl) = 35.5 \cdot 10^{-3}$ кг/моль (Хлор)

Найти:

$m_0(NH_3)$ - ?

$m_0(H_2SO_4)$ - ?

$m_0(NaCl)$ - ?

Решение:

Масса одной молекулы вещества ($m_0$) определяется отношением его молярной массы ($M$) к числу Авогадро ($N_A$).

$m_0 = \frac{M}{N_A}$

Молярную массу вещества находим как сумму молярных масс атомов, из которых состоит молекула (или формульная единица), с учетом их количества.

а) аммиака NH₃

Молекула аммиака состоит из одного атома азота (N) и трех атомов водорода (H). Вычислим молярную массу аммиака:

$M(NH_3) = M(N) + 3 \cdot M(H) = 14 \cdot 10^{-3} + 3 \cdot 1 \cdot 10^{-3} = 17 \cdot 10^{-3}$ кг/моль.

Теперь определим массу одной молекулы аммиака:

$m_0(NH_3) = \frac{M(NH_3)}{N_A} = \frac{17 \cdot 10^{-3} \text{ кг/моль}}{6.02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}} \approx 2.82 \cdot 10^{-26}$ кг.

Ответ: $2.82 \cdot 10^{-26}$ кг.

б) серной кислоты H₂SO₄

Молекула серной кислоты состоит из двух атомов водорода (H), одного атома серы (S) и четырех атомов кислорода (O). Вычислим молярную массу серной кислоты:

$M(H_2SO_4) = 2 \cdot M(H) + M(S) + 4 \cdot M(O) = (2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16) \cdot 10^{-3} = 98 \cdot 10^{-3}$ кг/моль.

Теперь определим массу одной молекулы серной кислоты:

$m_0(H_2SO_4) = \frac{M(H_2SO_4)}{N_A} = \frac{98 \cdot 10^{-3} \text{ кг/моль}}{6.02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}} \approx 16.28 \cdot 10^{-26} \text{ кг} \approx 1.63 \cdot 10^{-25}$ кг.

Ответ: $1.63 \cdot 10^{-25}$ кг.

в) поваренной соли NaCl

Поваренная соль (хлорид натрия) является ионным соединением и не образует отдельных молекул, а существует в виде кристаллической решетки. В этом случае под "массой молекулы" понимают массу одной формульной единицы NaCl. Она состоит из одного иона натрия (Na) и одного иона хлора (Cl). Вычислим молярную массу NaCl:

$M(NaCl) = M(Na) + M(Cl) = (23 + 35.5) \cdot 10^{-3} = 58.5 \cdot 10^{-3}$ кг/моль.

Теперь определим массу одной формульной единицы NaCl:

$m_0(NaCl) = \frac{M(NaCl)}{N_A} = \frac{58.5 \cdot 10^{-3} \text{ кг/моль}}{6.02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}} \approx 9.72 \cdot 10^{-26}$ кг.

Ответ: $9.72 \cdot 10^{-26}$ кг.