Номер 8, страница 85 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 19. Молярный объём газов. Глава 2. Важнейшие представители неорганических веществ. Количественные отношения в химии - номер 8, страница 85.

8. Рассчитайте количество вещества, массу и объём (н. у.) порции азота N₂, содержащей $9,03 \cdot 10^{23}$ атомов азота.

Дано:

Порция азота $N_2$
Число атомов азота $N(\text{N}) = 9.03 \cdot 10^{23}$
Постоянная Авогадро $N_A = 6.02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$
Молярная масса атомарного азота $M_r(\text{N}) = 14$
Молярный объём газа при н.у. $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$

Молярная масса азота $N_2$: $M(\text{N}_2) = 2 \cdot 14 = 28 \text{ г/моль} = 0.028 \text{ кг/моль}$
Молярный объём газа при н.у.: $V_m = 22.4 \text{ л/моль} = 0.0224 \text{ м³/моль}$

Найти:

1. Количество вещества порции азота $ν(\text{N}_2)$ - ?
2. Массу порции азота $m(\text{N}_2)$ - ?
3. Объём порции азота $V(\text{N}_2)$ (н.у.) - ?

Решение:

1. Сначала найдём количество вещества атомарного азота (N), зная общее число атомов. Количество вещества $ν$ связано с числом частиц $N$ и постоянной Авогадро $N_A$ следующей формулой:

$ν = \frac{N}{N_A}$

Подставим данные для атомов азота:

$ν(\text{N}) = \frac{9.03 \cdot 10^{23}}{6.02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}} = 1.5 \text{ моль}$

2. Молекула азота ($N_2$) состоит из двух атомов азота. Следовательно, количество вещества молекулярного азота $ν(\text{N}_2)$ будет в два раза меньше, чем количество вещества атомарного азота $ν(\text{N})$:

$ν(\text{N}_2) = \frac{ν(\text{N})}{2} = \frac{1.5 \text{ моль}}{2} = 0.75 \text{ моль}$

Это и есть искомое количество вещества порции азота.

3. Далее рассчитаем массу порции азота $m(\text{N}_2)$, используя формулу, связывающую массу, количество вещества и молярную массу $M$:

$m = ν \cdot M$

Молярная масса молекулярного азота $M(\text{N}_2)$ составляет:

$M(\text{N}_2) = 2 \cdot M(\text{N}) = 2 \cdot 14 \text{ г/моль} = 28 \text{ г/моль}$

Теперь можем найти массу:

$m(\text{N}_2) = 0.75 \text{ моль} \cdot 28 \text{ г/моль} = 21 \text{ г}$

4. Наконец, найдём объём порции азота при нормальных условиях (н.у.). При н.у. один моль любого газа занимает объём $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$. Объём $V$ рассчитывается по формуле:

$V = ν \cdot V_m$

Подставим известные значения:

$V(\text{N}_2) = 0.75 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 16.8 \text{ л}$

Ответ: количество вещества порции азота $N_2$ равно $0.75 \text{ моль}$; масса порции равна $21 \text{ г}$; объём порции (н.у.) равен $16.8 \text{ л}$.