Номер 2.21, страница 15, часть I - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

2.21. Определите, сколько атомов азота и кислорода содержится в 67,2 л оксида азота(IV) (н. у.).

Дано:

Объем оксида азота(IV) $V(NO_2) = 67,2$ л

Условия нормальные (н. у.)

Постоянная Авогадро $N_A = 6,02 \times 10^{23}$ моль⁻¹

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

Найти:

Число атомов азота $N(N)$ — ?

Число атомов кислорода $N(O)$ — ?

Решение:

1. Сначала определим химическую формулу оксида азота(IV). Валентность азота в этом соединении равна IV, а валентность кислорода — II. Для составления формулы находим наименьшее общее кратное валентностей (которое равно 4), делим его на валентность каждого элемента и получаем соответствующие индексы. Таким образом, формула оксида азота(IV) — $NO_2$.

2. Найдем количество вещества (число молей) оксида азота(IV) в данном объеме. Согласно закону Авогадро, 1 моль любого газа при нормальных условиях (н. у.) занимает объем 22,4 л ($V_m$). Количество вещества $n$ можно рассчитать по формуле:

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

Подставим заданные значения:

$n(NO_2) = \frac{67,2 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 3 \text{ моль}$

3. Зная количество вещества, мы можем найти общее число молекул $NO_2$, используя постоянную Авогадро ($N_A$), которая равна числу частиц (атомов, молекул) в 1 моле вещества.

Формула для расчета числа молекул:

$N = n \times N_A$

Рассчитаем число молекул $NO_2$:

$N(NO_2) = 3 \text{ моль} \times 6,02 \times 10^{23} \text{ моль}^{-1} = 18,06 \times 10^{23} \text{ молекул}$

4. Теперь определим число атомов азота и кислорода. Из химической формулы $NO_2$ следует, что в каждой молекуле оксида азота(IV) содержится 1 атом азота (N) и 2 атома кислорода (O).

5. Чтобы найти общее число атомов азота, нужно умножить общее число молекул $NO_2$ на количество атомов азота в одной молекуле:

$N(N) = N(NO_2) \times 1 = 18,06 \times 10^{23} \text{ атомов} = 1,806 \times 10^{24} \text{ атомов}$

6. Аналогично рассчитаем общее число атомов кислорода, умножив общее число молекул $NO_2$ на количество атомов кислорода в одной молекуле:

$N(O) = N(NO_2) \times 2 = 18,06 \times 10^{23} \times 2 = 36,12 \times 10^{23} \text{ атомов} = 3,612 \times 10^{24} \text{ атомов}$

Ответ: в 67,2 л оксида азота(IV) содержится $1,806 \times 10^{24}$ атомов азота и $3,612 \times 10^{24}$ атомов кислорода.