Номер В, страница 65 - гдз по химии 8 класс учебник Усманова, Сакарьянова

B

1. Расставьте коэффициенты в уравнениях с газами, определите объемные отношения по ним: $ \text{H}_2 (\text{г}) + \text{O}_2 (\text{г}) \rightarrow \text{H}_2\text{O} (\text{г}) $ $ \text{N}_2 (\text{г}) + \text{O}_2 (\text{г}) \rightarrow \text{NO} (\text{г}) $ $ \text{CO} (\text{г}) + \text{O}_2 (\text{г}) \rightarrow \text{CO}_2 (\text{г}) $ $ \text{NO} (\text{г}) + \text{O}_2 (\text{г}) \rightarrow \text{NO}_2 (\text{г}) $ $ \text{NH}_3 (\text{г}) + \text{O}_2 (\text{г}) \rightarrow \text{NO} (\text{г}) + \text{H}_2\text{O} (\text{г}) $

2. Расход (в литрах) кислорода для реакции с оксидом углерода (II) и оксидом серы (IV) одинаковый или разный? Дайте обоснованный ответ. Оксиды берутся в равных количествах. $ \text{CO} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 $ $ \text{SO}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{SO}_3 $

1. Дано:

Количество вещества углекислого газа, $ν(\text{CO}_2) = 0,5 \text{ моль}$

Нормальные условия (н. у.)

Молярный объем газа при н. у., $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$

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

Найти:

Объем $V(\text{CO}_2)$ - ?

Массу $m(\text{CO}_2)$ - ?

Число молекул $N(\text{CO}_2)$ - ?

Решение:

Сначала рассчитаем молярную массу углекислого газа (CO₂). Она равна сумме атомных масс углерода и двух атомов кислорода.

$M(\text{CO}_2) = M(\text{C}) + 2 \cdot M(\text{O}) = 12 \text{ г/моль} + 2 \cdot 16 \text{ г/моль} = 44 \text{ г/моль}$

Теперь мы можем найти массу 0,5 моль CO₂, используя формулу $m = ν \cdot M$:

$m(\text{CO}_2) = 0,5 \text{ моль} \cdot 44 \text{ г/моль} = 22 \text{ г}$

Объем газа при нормальных условиях вычисляется по формуле $V = ν \cdot V_m$:

$V(\text{CO}_2) = 0,5 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 11,2 \text{ л}$

Число молекул находим по формуле $N = ν \cdot N_A$:

$N(\text{CO}_2) = 0,5 \text{ моль} \cdot 6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1} = 3,01 \cdot 10^{23}$

Ответ: масса $m(\text{CO}_2) = 22 \text{ г}$, объем $V(\text{CO}_2) = 11,2 \text{ л}$, число молекул $N(\text{CO}_2) = 3,01 \cdot 10^{23}$.

2. Дано:

Объем хлора $V(\text{Cl}_2) = 89,6 \text{ л}$

Нормальные условия (н. у.)

(Предполагается, что для кислорода (O₂) даны те же условия и объем, исходя из структуры ответа в задании)

Объем кислорода $V(\text{O}_2) = 89,6 \text{ л}$

Молярный объем газа при н. у., $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$

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

Найти:

Массу $m(\text{Cl}_2)$ и $m(\text{O}_2)$ - ?

Количество вещества $ν(\text{Cl}_2)$ и $ν(\text{O}_2)$ - ?

Число молекул $N(\text{Cl}_2)$ и $N(\text{O}_2)$ - ?

Решение:

Согласно закону Авогадро, равные объемы газов при одинаковых условиях содержат одинаковое число молекул (и, следовательно, одинаковое количество вещества). Рассчитаем количество вещества для 89,6 л газа при н.у.:

$ν = \frac{V}{V_m} = \frac{89,6 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 4 \text{ моль}$

Таким образом, $ν(\text{Cl}_2) = 4 \text{ моль}$ и $ν(\text{O}_2) = 4 \text{ моль}$.

Рассчитаем число молекул для 4 моль любого газа:

$N = ν \cdot N_A = 4 \text{ моль} \cdot 6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1} = 24,08 \cdot 10^{23} = 2,408 \cdot 10^{24}$

Теперь рассчитаем массы для каждого газа.

Молярная масса хлора (Cl₂):

$M(\text{Cl}_2) = 2 \cdot 35,5 \text{ г/моль} = 71 \text{ г/моль}$

Масса 4 моль хлора:

$m(\text{Cl}_2) = ν(\text{Cl}_2) \cdot M(\text{Cl}_2) = 4 \text{ моль} \cdot 71 \text{ г/моль} = 284 \text{ г}$

Молярная масса кислорода (O₂):

$M(\text{O}_2) = 2 \cdot 16 \text{ г/моль} = 32 \text{ г/моль}$

Масса 4 моль кислорода:

$m(\text{O}_2) = ν(\text{O}_2) \cdot M(\text{O}_2) = 4 \text{ моль} \cdot 32 \text{ г/моль} = 128 \text{ г}$

Ответ: для 89,6 л каждого газа: количество вещества – 4 моль, число молекул – $2,408 \cdot 10^{24}$; масса хлора – 284 г, масса кислорода – 128 г.

3. Дано:

Масса оксида серы (IV), $m(\text{SO}_2) = 128 \text{ г}$

Нормальные условия (н. у.)

Молярный объем газа при н. у., $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$

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

Найти:

Объем $V(\text{SO}_2)$ - ?

Количество вещества $ν(\text{SO}_2)$ - ?

Число молекул $N(\text{SO}_2)$ - ?

Решение:

Оксид серы (IV) имеет формулу SO₂. Сначала найдем его молярную массу:

$M(\text{SO}_2) = M(\text{S}) + 2 \cdot M(\text{O}) = 32 \text{ г/моль} + 2 \cdot 16 \text{ г/моль} = 64 \text{ г/моль}$

Зная массу и молярную массу, найдем количество вещества по формуле $ν = \frac{m}{M}$:

$ν(\text{SO}_2) = \frac{128 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 2 \text{ моль}$

Теперь рассчитаем объем, который занимают 2 моль газа при н. у.:

$V(\text{SO}_2) = ν \cdot V_m = 2 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 44,8 \text{ л}$

И, наконец, рассчитаем число молекул в 2 моль вещества:

$N(\text{SO}_2) = ν \cdot N_A = 2 \text{ моль} \cdot 6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1} = 12,04 \cdot 10^{23} = 1,204 \cdot 10^{24}$

Ответ: количество вещества $ν = 2 \text{ моль}$, объем $V = 44,8 \text{ л}$, число молекул $N = 1,204 \cdot 10^{24}$.

4. Дано:

Число молекул метана, $N(\text{CH}_4) = 3,1 \cdot 10^{24}$

(Примечание: данное число, вероятно, содержит опечатку. Расчеты, приводящие к ответу из задачника, получаются при $N = 3,01 \cdot 10^{24}$, что соответствует ровно 5 моль. Решение будет основано на этом исправленном значении.)

Нормальные условия (н. у.)

Молярный объем газа при н. у., $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$

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

Найти:

Объем $V(\text{CH}_4)$ - ?

Массу $m(\text{CH}_4)$ - ?

Количество вещества $ν(\text{CH}_4)$ - ?

Решение:

Сначала найдем количество вещества, используя исправленное число молекул $N = 3,01 \cdot 10^{24}$:

$ν(\text{CH}_4) = \frac{N}{N_A} = \frac{3,01 \cdot 10^{24}}{6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}} = 5 \text{ моль}$

Найдем молярную массу метана (CH₄):

$M(\text{CH}_4) = M(\text{C}) + 4 \cdot M(\text{H}) = 12 \text{ г/моль} + 4 \cdot 1 \text{ г/моль} = 16 \text{ г/моль}$

Теперь рассчитаем массу 5 моль метана:

$m(\text{CH}_4) = ν \cdot M = 5 \text{ моль} \cdot 16 \text{ г/моль} = 80 \text{ г}$

И объем, который занимают 5 моль метана при н. у.:

$V(\text{CH}_4) = ν \cdot V_m = 5 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 112 \text{ л}$

Ответ: количество вещества $ν = 5 \text{ моль}$, масса $m = 80 \text{ г}$, объем $V = 112 \text{ л}$.

5. Дано:

Для неизвестного газа: объем образца $V_{обр} = 1 \text{ л}$, масса образца $m_{обр} = 1,964 \text{ г}$

Требуется найти массу для количества вещества $ν_{цель} = 0,5 \text{ моль}$

Нормальные условия (н. у.)

Молярный объем газа при н. у., $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$

Найти:

Массу $m_{цель}$ 0,5 моль газа - ?

Решение:

Чтобы найти массу 0,5 моль газа, нам нужно сначала определить его молярную массу ($M$). Молярная масса – это масса одного моля вещества. При нормальных условиях один моль любого газа занимает объем $V_m = 22,4 \text{ л}$.

Мы знаем, что 1 л газа весит 1,964 г. Используя пропорцию, найдем массу 22,4 л этого газа, что и будет его молярной массой:

$M = \frac{m_{обр}}{V_{обр}} \cdot V_m = \frac{1,964 \text{ г}}{1 \text{ л}} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 43,9936 \text{ г/моль}$

Округлим полученное значение до целого: $M \approx 44 \text{ г/моль}$. (К слову, это молярная масса углекислого газа, CO₂).

Теперь мы можем рассчитать массу 0,5 моль этого газа:

$m_{цель} = ν_{цель} \cdot M = 0,5 \text{ моль} \cdot 44 \text{ г/моль} = 22 \text{ г}$

Ответ: масса 0,5 моль неизвестного газа составляет 22 г.