Номер 4-5, страница 42 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

4-5. Рассчитайте, какую массу будут иметь следующие объемы газов, взятые при нормальных условиях:

а) 22,4 л кислорода $O_2$;

б) 11,2 л азота $N_2$;

в) 5,6 л этана $C_2H_6$;

г) 448 л диоксида азота $NO_2$;

д) 6,72 л неона $Ne$;

е) 448 $m^3$ гелия $He$;

ж) 2,24 мл хлороводорода $HCl$;

з) а л пропана $C_3H_8$.

Для решения всех подпунктов задачи используется следствие из закона Авогадро, согласно которому 1 моль любого газа при нормальных условиях (н.у. — температура 0 °C и давление 1 атм) занимает объем 22,4 л. Этот объем называется молярным объемом газа ($V_m$).

Масса газа ($m$) связана с его количеством вещества ($n$) и молярной массой ($M$) формулой $m = n \cdot M$.

Количество вещества ($n$) можно найти, разделив объем газа ($V$) на молярный объем ($V_m$): $n = \frac{V}{V_m}$.

Таким образом, общая формула для расчета массы: $m = \frac{V}{V_m} \cdot M$.

а) 22,4 л кислорода O₂

Дано:

$V(O_2) = 22,4 \text{ л}$

Найти:

$m(O_2)$

Решение:

1. Рассчитаем молярную массу кислорода ($O_2$). Атомная масса кислорода $Ar(O) \approx 16 \text{ г/моль}$.

$M(O_2) = 2 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 16 = 32 \text{ г/моль}$.

2. Найдем количество вещества кислорода, зная, что молярный объем газа при н.у. $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$.

$n(O_2) = \frac{V(O_2)}{V_m} = \frac{22,4 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 1 \text{ моль}$.

3. Вычислим массу кислорода.

$m(O_2) = n(O_2) \cdot M(O_2) = 1 \text{ моль} \cdot 32 \text{ г/моль} = 32 \text{ г}$.

Ответ: 32 г.

б) 11,2 л азота N₂

Дано:

$V(N_2) = 11,2 \text{ л}$

Найти:

$m(N_2)$

Решение:

1. Рассчитаем молярную массу азота ($N_2$). Атомная масса азота $Ar(N) \approx 14 \text{ г/моль}$.

$M(N_2) = 2 \cdot Ar(N) = 2 \cdot 14 = 28 \text{ г/моль}$.

2. Найдем количество вещества азота.

$n(N_2) = \frac{V(N_2)}{V_m} = \frac{11,2 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,5 \text{ моль}$.

3. Вычислим массу азота.

$m(N_2) = n(N_2) \cdot M(N_2) = 0,5 \text{ моль} \cdot 28 \text{ г/моль} = 14 \text{ г}$.

Ответ: 14 г.

в) 5,6 л этана C₂H₆

Дано:

$V(C_2H_6) = 5,6 \text{ л}$

Найти:

$m(C_2H_6)$

Решение:

1. Рассчитаем молярную массу этана ($C_2H_6$). Атомные массы: $Ar(C) \approx 12 \text{ г/моль}$, $Ar(H) \approx 1 \text{ г/моль}$.

$M(C_2H_6) = 2 \cdot Ar(C) + 6 \cdot Ar(H) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 30 \text{ г/моль}$.

2. Найдем количество вещества этана.

$n(C_2H_6) = \frac{V(C_2H_6)}{V_m} = \frac{5,6 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,25 \text{ моль}$.

3. Вычислим массу этана.

$m(C_2H_6) = n(C_2H_6) \cdot M(C_2H_6) = 0,25 \text{ моль} \cdot 30 \text{ г/моль} = 7,5 \text{ г}$.

Ответ: 7,5 г.

г) 448 л диоксида азота NO₂

Дано:

$V(NO_2) = 448 \text{ л}$

Найти:

$m(NO_2)$

Решение:

1. Рассчитаем молярную массу диоксида азота ($NO_2$). Атомные массы: $Ar(N) \approx 14 \text{ г/моль}$, $Ar(O) \approx 16 \text{ г/моль}$.

$M(NO_2) = Ar(N) + 2 \cdot Ar(O) = 14 + 2 \cdot 16 = 46 \text{ г/моль}$.

2. Найдем количество вещества диоксида азота.

$n(NO_2) = \frac{V(NO_2)}{V_m} = \frac{448 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 20 \text{ моль}$.

3. Вычислим массу диоксида азота.

$m(NO_2) = n(NO_2) \cdot M(NO_2) = 20 \text{ моль} \cdot 46 \text{ г/моль} = 920 \text{ г}$.

Ответ: 920 г.

д) 6,72 л неона Ne

Дано:

$V(Ne) = 6,72 \text{ л}$

Найти:

$m(Ne)$

Решение:

1. Молярная масса неона ($Ne$) равна его атомной массе $Ar(Ne) \approx 20 \text{ г/моль}$.

$M(Ne) = 20 \text{ г/моль}$.

2. Найдем количество вещества неона.

$n(Ne) = \frac{V(Ne)}{V_m} = \frac{6,72 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,3 \text{ моль}$.

3. Вычислим массу неона.

$m(Ne) = n(Ne) \cdot M(Ne) = 0,3 \text{ моль} \cdot 20 \text{ г/моль} = 6 \text{ г}$.

Ответ: 6 г.

е) 448 м³ гелия He

Дано:

$V(He) = 448 \text{ м}^3$

Найти:

$m(He)$

Решение:

1. Молярная масса гелия ($He$) равна его атомной массе $Ar(He) \approx 4 \text{ г/моль}$.

$M(He) = 4 \text{ г/моль}$.

2. Найдем количество вещества гелия, используя объем в м³.

$n(He) = \frac{V(He)}{V_m} = \frac{448 \text{ м³}}{0,0224 \text{ м³/моль}} = 20000 \text{ моль}$.

3. Вычислим массу гелия.

$m(He) = n(He) \cdot M(He) = 20000 \text{ моль} \cdot 4 \text{ г/моль} = 80000 \text{ г}$.

Массу можно выразить в килограммах: $80000 \text{ г} = 80 \text{ кг}$.

Ответ: 80000 г (или 80 кг).

ж) 2,24 мл хлороводорода HCl

Дано:

$V(HCl) = 2,24 \text{ мл}$

Найти:

$m(HCl)$

Решение:

1. Рассчитаем молярную массу хлороводорода ($HCl$). Атомные массы: $Ar(H) \approx 1 \text{ г/моль}$, $Ar(Cl) \approx 35,5 \text{ г/моль}$.

$M(HCl) = Ar(H) + Ar(Cl) = 1 + 35,5 = 36,5 \text{ г/моль}$.

2. Найдем количество вещества хлороводорода.

$n(HCl) = \frac{V(HCl)}{V_m} = \frac{0,00224 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,0001 \text{ моль}$.

3. Вычислим массу хлороводорода.

$m(HCl) = n(HCl) \cdot M(HCl) = 0,0001 \text{ моль} \cdot 36,5 \text{ г/моль} = 0,00365 \text{ г}$.

Ответ: 0,00365 г.

з) а л пропана C₃H₈

Дано:

$V(C_3H_8) = a \text{ л}$

Найти:

$m(C_3H_8)$

Решение:

1. Рассчитаем молярную массу пропана ($C_3H_8$). Атомные массы: $Ar(C) \approx 12 \text{ г/моль}$, $Ar(H) \approx 1 \text{ г/моль}$.

$M(C_3H_8) = 3 \cdot Ar(C) + 8 \cdot Ar(H) = 3 \cdot 12 + 8 \cdot 1 = 44 \text{ г/моль}$.

2. Найдем количество вещества пропана как функцию от переменной $a$.

$n(C_3H_8) = \frac{V(C_3H_8)}{V_m} = \frac{a \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = \frac{a}{22,4} \text{ моль}$.

3. Вычислим массу пропана как функцию от $a$.

$m(C_3H_8) = n(C_3H_8) \cdot M(C_3H_8) = \frac{a}{22,4} \text{ моль} \cdot 44 \text{ г/моль} = \frac{44a}{22,4} \text{ г}$.

Упростим выражение: $\frac{44}{22,4} = \frac{440}{224} = \frac{110}{56} = \frac{55}{28}$.

$m(C_3H_8) = \frac{55}{28}a \text{ г} \approx 1,964a \text{ г}$.

Ответ: $\frac{55}{28}a$ г (или примерно $1,964a$ г).