Номер 12, страница 44 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

12. Газовая смесь состоит из 20 л азота и 10 л аммиака. Сколько молекул азота приходится на одну молекулу аммиака в этой смеси? Сколько атомов азота приходится на один атом водорода?

Дано:

$V_{N_2} = 20 \text{ л} = 20 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3 = 0.02 \text{ м}^3$
$V_{NH_3} = 10 \text{ л} = 10 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3 = 0.01 \text{ м}^3$

Найти:

1. $\frac{N_{N_2}}{N_{NH_3}}$ - ?
2. $\frac{N_{атомов N}}{N_{атомов H}}$ - ?

Решение:

Сколько молекул азота приходится на одну молекулу аммиака в этой смеси?

Согласно закону Авогадро, при одинаковых температуре и давлении равные объемы любых газов содержат одинаковое число молекул. Следовательно, отношение числа молекул двух газов в смеси равно отношению их объемов:

$\frac{N_{N_2}}{N_{NH_3}} = \frac{V_{N_2}}{V_{NH_3}}$

где $N_{N_2}$ и $N_{NH_3}$ — число молекул азота и аммиака соответственно, а $V_{N_2}$ и $V_{NH_3}$ — их объемы.

Подставим в формулу данные из условия задачи:

$\frac{N_{N_2}}{N_{NH_3}} = \frac{20 \text{ л}}{10 \text{ л}} = 2$

Таким образом, на одну молекулу аммиака в данной газовой смеси приходится 2 молекулы азота.

Ответ: 2.

Сколько атомов азота приходится на один атом водорода?

Сначала определим химические формулы и атомный состав молекул. Молекула азота — двухатомная, её формула $N_2$. Молекула аммиака имеет формулу $NH_3$.

Из предыдущего пункта мы установили, что соотношение молекул азота ($N_2$) и аммиака ($NH_3$) в смеси составляет 2:1. Рассмотрим эту элементарную ячейку смеси, состоящую из 2 молекул азота и 1 молекулы аммиака.

Вычислим общее число атомов азота ($N_{атомов N}$) в этой ячейке. Атомы азота содержатся как в молекулах азота, так и в молекулах аммиака:

$N_{атомов N} = (2 \text{ молекулы } N_2 \times 2 \frac{\text{атома N}}{\text{молекула}}) + (1 \text{ молекула } NH_3 \times 1 \frac{\text{атом N}}{\text{молекула}}) = 4 + 1 = 5$ атомов.

Вычислим общее число атомов водорода ($N_{атомов H}$) в этой ячейке. Атомы водорода содержатся только в молекулах аммиака:

$N_{атомов H} = 1 \text{ молекула } NH_3 \times 3 \frac{\text{атома H}}{\text{молекула}} = 3$ атома.

Теперь найдем искомое отношение — сколько атомов азота приходится на один атом водорода:

$\frac{N_{атомов N}}{N_{атомов H}} = \frac{5}{3}$

Это отношение можно также представить в виде десятичной дроби: $\frac{5}{3} \approx 1.67$.

Ответ: $\frac{5}{3}$.