Страница 72 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

5. Масса 0,25 моль одного из оксидов азота равна 7,5 г. Установите формулу этого оксида.

Дано:

Решение:

Дано:

Количество вещества оксида азота $n(\text{N}_x\text{O}_y) = 0,25 \text{ моль}$

Масса оксида азота $m(\text{N}_x\text{O}_y) = 7,5 \text{ г}$

Найти:

Формулу оксида азота - $\text{N}_x\text{O}_y$

Решение:

1. Для установления формулы вещества необходимо знать его молярную массу. Молярную массу ($M$) можно найти, зная массу ($m$) и количество вещества ($n$), по формуле:

$M = \frac{m}{n}$

2. Подставим в формулу данные из условия задачи:

$M(\text{N}_x\text{O}_y) = \frac{7,5 \text{ г}}{0,25 \text{ моль}} = 30 \text{ г/моль}$

3. Молярная масса любого вещества численно равна его относительной молекулярной массе. Обозначим формулу оксида как $\text{N}_x\text{O}_y$. Его молярная масса складывается из молярных масс атомов азота и кислорода, умноженных на их количество в молекуле.

Относительная атомная масса азота $Ar(\text{N}) \approx 14$.

Относительная атомная масса кислорода $Ar(\text{O}) \approx 16$.

Следовательно, молярная масса оксида может быть выражена как:

$M(\text{N}_x\text{O}_y) = x \cdot M(\text{N}) + y \cdot M(\text{O})$

4. Составим и решим уравнение, приравняв два выражения для молярной массы:

$14x + 16y = 30$

Поскольку $x$ и $y$ (индексы в формуле) должны быть целыми положительными числами, решим уравнение методом подбора.

Предположим, что $x = 1$:

$14 \cdot 1 + 16y = 30$

$16y = 30 - 14$

$16y = 16$

$y = 1$

Мы получили целые значения индексов: $x=1$ и $y=1$. Таким образом, простейшая формула оксида - $\text{NO}$.

Проверим другие возможные варианты. Если $x = 2$:

$14 \cdot 2 + 16y = 30$

$28 + 16y = 30$

$16y = 2$

$y = 2/16 = 0,125$ (не целое число, не подходит).

Если значение $x$ будет больше 2, то произведение $14x$ превысит 30, что невозможно, так как масса кислорода не может быть отрицательной.

Единственное решение в целых числах - $x=1$, $y=1$.

Следовательно, искомый оксид - оксид азота(II), или монооксид азота.

Ответ: Формула оксида - $\text{NO}$.

1. Сформулируйте закон Авогадро.

1. Закон Авогадро — это один из основных газовых законов, сформулированный итальянским учёным Амедео Авогадро в 1811 году. Он устанавливает фундаментальную связь между объемом газа и количеством содержащихся в нем частиц (молекул, атомов).

Классическая формулировка закона звучит следующим образом: в равных объёмах любых идеальных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

Из этого закона следует, что при постоянных давлении ($p$) и температуре ($T$) объём газа ($V$) прямо пропорционален количеству вещества ($n$), которое измеряется в молях. Эту зависимость можно выразить математически:

$V \propto n$

или в виде уравнения, связывающего два состояния газа:

$\frac{V_1}{n_1} = \frac{V_2}{n_2}$ при $p = \text{const}$ и $T = \text{const}$

где $V_1$ и $n_1$ — это объем и количество вещества в первом состоянии, а $V_2$ и $n_2$ — во втором.

Важнейшее следствие закона Авогадро: один моль любого газа при одинаковых условиях занимает один и тот же объём. Этот объём называется молярным объёмом газа ($V_m$). При так называемых нормальных условиях (сокращенно н.у.), которые определяются как температура $T = 273.15$ К ($0^\circ$С) и давление $p = 101325$ Па (1 атмосфера), молярный объём любого идеального газа составляет:

$V_m \approx 22,4$ л/моль.

Закон Авогадро сыграл ключевую роль в развитии атомно-молекулярной теории и является составной частью уравнения состояния идеального газа (уравнения Менделеева — Клапейрона $pV=nRT$).

Ответ: Закон Авогадро гласит, что равные объемы любых идеальных газов при одинаковых температуре и давлении содержат одинаковое число молекул. Следствием этого является то, что объем газа прямо пропорционален количеству вещества ($V \propto n$) при постоянных давлении и температуре. Один моль любого идеального газа при нормальных условиях занимает объем примерно 22,4 литра.

2. Первое следствие закона Авогадро: 1 моль любого газа (н. у.) содержит одинаковое __________ и занимает один и тот же __________, который называют __________ $(V_m)$.

2.

Данное утверждение является первым следствием из закона Авогадро. Чтобы правильно заполнить пропуски, необходимо понимать сам закон и определение понятия «моль».

Закон Авогадро гласит, что в равных объемах различных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

Исходя из этого закона и определения моля, заполняем пропуски:

Первый пропуск: число молекул.
По определению, 1 моль любого вещества содержит строго определенное число структурных единиц (в случае газа — молекул), равное постоянной Авогадро ($N_A$). Значение постоянной Авогадро составляет приблизительно $N_A \approx 6.022 \times 10^{23}$ моль⁻¹. Следовательно, 1 моль любого газа содержит одинаковое число молекул.

Второй и третий пропуски: объем и молярный объем.
Из закона Авогадро напрямую следует, что раз 1 моль любого газа содержит одинаковое число молекул, то при одинаковых условиях (в данном случае, при нормальных условиях, н. у.) это количество газа будет занимать и одинаковый объем. Этот объем, занимаемый одним молем вещества, является физической величиной и называется молярным объемом. Он обозначается символом $V_m$. При нормальных условиях (температура $0$ °C или $273.15$ К, давление $1$ атм или $101.325$ кПа) молярный объем для любого идеального газа является константой и равен $V_m \approx 22.4$ л/моль.

Таким образом, полностью предложение формулируется следующим образом:

Ответ: Первое следствие закона Авогадро: 1 моль любого газа (н. у.) содержит одинаковое число молекул и занимает один и тот же объем, который называют молярным объемом ($V_m$).

3. Количество вещества и объём газов связаны формулой

Решение

Количество вещества ($n$), объём газа ($V$) и молярный объём газа ($V_m$) связаны между собой. Эта связь является следствием закона Авогадро, который гласит, что в равных объёмах различных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

Молярный объём ($V_m$) — это физическая величина, равная объёму одного моля вещества при данных условиях.

Формула, связывающая эти три величины, выглядит следующим образом:

$n = \frac{V}{V_m}$

Из этой формулы можно выразить объём:

$V = n \cdot V_m$

где:
$n$ – количество вещества (измеряется в молях, моль);
$V$ – объём газа (обычно в литрах, л);
$V_m$ – молярный объём газа (в л/моль).

В задачах часто используются нормальные условия (н.у.), которые соответствуют температуре $0^\circ C$ (273,15 К) и давлению 1 атм (101,325 кПа). При нормальных условиях молярный объём любого идеального газа является постоянной величиной:

$V_m = 22,4$ л/моль

Следовательно, для расчётов при нормальных условиях формула принимает конкретный и широко используемый вид:

$n = \frac{V}{22,4 \text{ л/моль}}$

Ответ:

$n = \frac{V}{V_m}$