Номер 3, страница 171 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Дано:

$m(H_2O) = 180 \text{ г}$

Условия: нормальные (н. у.)

Найти:

$N(O_2) - ?$

$V(H_2) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции разложения воды. Вода разлагается на водород и кислород под действием электрического тока или высокой температуры:

$2H_2O \rightarrow 2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow$

2. Рассчитаем молярную массу воды ($M(H_2O)$). Используем относительные атомные массы водорода ($A_r(H) \approx 1$) и кислорода ($A_r(O) \approx 16$):

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

3. Вычислим количество вещества (число молей) для 180 г воды по формуле $\nu = m/M$:

$\nu(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{180 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 10 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим стехиометрические соотношения между реагентом и продуктами. На 2 моль воды приходится 2 моль водорода и 1 моль кислорода:

$\nu(H_2O) : \nu(H_2) : \nu(O_2) = 2 : 2 : 1$

Теперь мы можем рассчитать искомые величины.

Сколько молекул кислорода образуется

На основе соотношения найдем количество вещества кислорода ($\nu(O_2)$):

$\nu(O_2) = \frac{1}{2} \nu(H_2O) = \frac{1}{2} \cdot 10 \text{ моль} = 5 \text{ моль}$

Для нахождения числа молекул ($N$) воспользуемся числом Авогадро ($N_A \approx 6.02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$):

$N(O_2) = \nu(O_2) \cdot N_A = 5 \text{ моль} \cdot 6.02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1} = 30.1 \cdot 10^{23} = 3.01 \cdot 10^{24}$

Ответ: образуется $3.01 \cdot 10^{24}$ молекул кислорода.

Какой объём водорода (н. у.) образуется

На основе соотношения найдем количество вещества водорода ($\nu(H_2)$):

$\nu(H_2) = \frac{2}{2} \nu(H_2O) = \nu(H_2O) = 10 \text{ моль}$

Объем газа при нормальных условиях (н. у.) вычисляется через молярный объем ($V_m = 22.4 \text{ л/моль}$):

$V(H_2) = \nu(H_2) \cdot V_m = 10 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 224 \text{ л}$

Ответ: образуется 224 л водорода (н. у.).