Номер 2.23, страница 15, часть I - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

2.23. Определите, сколько атомов углерода и кислорода содержится в 2 л углекислого газа (оксида углерода(IV) (н. у.)).

Дано:

Вещество: углекислый газ (оксид углерода(IV)), формула $CO_2$

Объем $V(CO_2) = 2$ л

Условия: нормальные (н. у.)

Перевод в систему СИ:

$V(CO_2) = 2 \text{ л} = 2 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

Найти:

Число атомов углерода $N(C)$ — ?

Число атомов кислорода $N(O)$ — ?

Решение:

1. Найдем количество вещества ($\nu$) углекислого газа, содержащееся в объеме 2 л. Согласно закону Авогадро, молярный объем любого газа при нормальных условиях ($V_m$) составляет 22,4 л/моль. Количество вещества рассчитывается по формуле:

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

Подставляем значения, используя объем в литрах для удобства расчетов:

$\nu(CO_2) = \frac{2 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 0.0893 \text{ моль}$

2. Теперь, зная количество вещества, мы можем найти общее число молекул $N(CO_2)$, используя число Авогадро $N_A = 6.02 \cdot 10^{23}$ моль^-1:

$N = \nu \cdot N_A$

$N(CO_2) = \frac{2}{22.4} \text{ моль} \cdot 6.02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1} \approx 0.5375 \cdot 10^{23} \text{ молекул}$

Это примерно $5.38 \cdot 10^{22}$ молекул.

3. Химическая формула углекислого газа $CO_2$ показывает, что каждая молекула состоит из одного атома углерода (C) и двух атомов кислорода (O).

Следовательно, число атомов углерода равно числу молекул $CO_2$:

$N(C) = N(CO_2) \approx 5.38 \cdot 10^{22}$

Число атомов кислорода в два раза больше числа молекул $CO_2$:

$N(O) = 2 \cdot N(CO_2) \approx 2 \cdot 5.38 \cdot 10^{22} = 10.76 \cdot 10^{22} = 1.076 \cdot 10^{23}$

Округляя до трех значащих цифр, получаем $1.08 \cdot 10^{23}$.

Ответ: в 2 л углекислого газа при нормальных условиях содержится примерно $5.38 \cdot 10^{22}$ атомов углерода и $1.08 \cdot 10^{23}$ атомов кислорода.