Номер 3, страница 7 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 1. Атомы, молекулы, вещества. Глава 1. Повторение и углубление знаний - номер 3, страница 7.

Условие.

3. В одном литре какого из перечисленных веществ при н. у. содержится наибольшее число молекул: воды, кислорода, хлороводорода, азота?

Решение.

Решение 2.

Дано:

Объем веществ, $V = 1$ л
Условия: нормальные (н. у.)
Вещества: вода ($H_2O$), кислород ($O_2$), хлороводород ($HCl$), азот ($N_2$).
Плотность воды, $\rho(H_2O) \approx 1000$ г/л
Молярный объем идеального газа при н.у., $V_m = 22.4$ л/моль
Число Авогадро, $N_A = 6.022 \cdot 10^{23}$ моль$^{-1}$

Найти:

В каком из веществ содержится наибольшее число молекул $N$.

Решение:

Число молекул $N$ вещества связано с его количеством вещества $n$ (в молях) через постоянную Авогадро $N_A$ по формуле:

$N = n \cdot N_A$

Следовательно, чтобы найти, в каком веществе содержится наибольшее число молекул, нам нужно определить, в каком из них содержится наибольшее количество вещества (моль) в объеме 1 литр.

Для этого определим агрегатное состояние каждого вещества при нормальных условиях (температура 0 °C, давление 1 атм):

• Вода ($H_2O$) при н. у. является жидкостью.
• Кислород ($O_2$), хлороводород ($HCl$) и азот ($N_2$) при н. у. являются газами.

1. Расчет для газов (кислород, хлороводород, азот)

Согласно закону Авогадро, равные объемы любых газов при одинаковых температуре и давлении содержат одинаковое число молекул. Это значит, что количество вещества для 1 литра кислорода, хлороводорода и азота при н.у. будет одинаковым.

Рассчитаем это количество вещества, используя молярный объем газа при н.у. ($V_m = 22.4$ л/моль):

$n_{\text{газа}} = \frac{V}{V_m} = \frac{1 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 0.0446 \text{ моль}$

Таким образом, в 1 литре каждого из этих газов содержится примерно 0.0446 моль вещества.

2. Расчет для воды (жидкость)

Поскольку вода является жидкостью, для расчета количества вещества мы будем использовать ее плотность и молярную массу.

Плотность воды при н.у. составляет примерно $\rho(H_2O) = 1000$ г/л. Найдем массу 1 литра воды:

$m(H_2O) = \rho(H_2O) \cdot V = 1000 \text{ г/л} \cdot 1 \text{ л} = 1000 \text{ г}$

Молярная масса воды $M(H_2O)$:

$M(H_2O) = 2 \cdot M(H) + M(O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18$ г/моль

Теперь найдем количество вещества в 1 литре (1000 г) воды:

$n(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{1000 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} \approx 55.56 \text{ моль}$

3. Сравнение

Сравним количество вещества в 1 литре воды и в 1 литре любого из указанных газов:

$n(H_2O) \approx 55.56 \text{ моль}$

$n_{\text{газа}} \approx 0.0446 \text{ моль}$

Очевидно, что $55.56 \gg 0.0446$.

Так как количество вещества (моль) в 1 литре воды значительно больше, чем в 1 литре любого из газов при н.у., то и число молекул в воде будет наибольшим.

Ответ: Наибольшее число молекул при нормальных условиях содержится в одном литре воды.