Номер B, страница 56 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

B

1. Как изменяется объем газообразного вещества при повышении давления? Изменится ли при этом концентрация газа?

2. Сколько молекул содержится:

а) в 22 г углекислого газа;

б) в 6,72 л (н.у.) водорода;

в) в 8 г гидроксида натрия?

3. Объясните влияние на концентрацию расширения объема сосуда, где хранится газообразное вещество.

1. При повышении давления на газообразное вещество (при постоянной температуре и массе газа) его объем уменьшается. Это следует из закона Бойля-Мариотта, который гласит, что объем газа обратно пропорционален давлению. Концентрация газа, определяемая как количество частиц в единице объема, при этом увеличивается, так как то же количество частиц газа начинает занимать меньший объем.

Ответ: При повышении давления объем газообразного вещества уменьшается, а его концентрация увеличивается.

2.

Дано:

а) $m(CO_2) = 22$ г

б) $V(H_2) = 6.72$ л (н.у.)

в) $m(NaOH) = 8$ г

Постоянная Авогадро $N_A = 6.022 \cdot 10^{23}$ моль⁻¹

Молярный объем газа при н.у. $V_m = 22.4$ л/моль

Найти:

а) $N(CO_2)$ - ?

б) $N(H_2)$ - ?

в) $N(NaOH)$ - ?

Решение:

Число молекул (или формульных единиц) $N$ связано с количеством вещества $n$ (в молях) через число Авогадро $N_A$ по формуле:

$N = n \cdot N_A$

Количество вещества $n$ можно найти, зная массу $m$ и молярную массу $M$ ($n = m/M$), либо зная объем газа $V$ при нормальных условиях (н.у.) и молярный объем $V_m$ ($n = V/V_m$).

а)

Сначала найдем молярную массу углекислого газа $CO_2$.

$M(CO_2) = M(C) + 2 \cdot M(O) = 12 + 2 \cdot 16 = 44$ г/моль.

Теперь найдем количество вещества:

$n(CO_2) = \frac{m(CO_2)}{M(CO_2)} = \frac{22 \text{ г}}{44 \text{ г/моль}} = 0.5$ моль.

Наконец, рассчитаем число молекул:

$N(CO_2) = n(CO_2) \cdot N_A = 0.5 \text{ моль} \cdot 6.022 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1} = 3.011 \cdot 10^{23}$ молекул.

Ответ: в 22 г углекислого газа содержится $3.011 \cdot 10^{23}$ молекул.

б)

Найдем количество вещества водорода $H_2$, используя его объем при нормальных условиях:

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{6.72 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 0.3$ моль.

Рассчитаем число молекул:

$N(H_2) = n(H_2) \cdot N_A = 0.3 \text{ моль} \cdot 6.022 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1} \approx 1.807 \cdot 10^{23}$ молекул.

Ответ: в 6,72 л водорода (н.у.) содержится примерно $1.807 \cdot 10^{23}$ молекул.

в)

Найдем молярную массу гидроксида натрия $NaOH$.

$M(NaOH) = M(Na) + M(O) + M(H) = 23 + 16 + 1 = 40$ г/моль.

Теперь найдем количество вещества:

$n(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{8 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0.2$ моль.

Рассчитаем число формульных единиц (которые в контексте вопроса названы молекулами):

$N(NaOH) = n(NaOH) \cdot N_A = 0.2 \text{ моль} \cdot 6.022 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1} \approx 1.204 \cdot 10^{23}$ формульных единиц.

Ответ: в 8 г гидроксида натрия содержится примерно $1.204 \cdot 10^{23}$ формульных единиц (молекул).

3. Концентрация вещества ($c$) определяется как отношение количества вещества ($n$) к объему ($V$), в котором это вещество распределено: $c = n/V$. Газообразное вещество всегда занимает весь предоставленный ему объем. При расширении объема сосуда объем газа ($V$) увеличивается. Так как количество самого газа ($n$) при этом не меняется, а знаменатель в формуле ($V$) становится больше, значение концентрации ($c$) уменьшается. Иными словами, те же самые частицы газа распределяются в большем пространстве, и их количество в любой единице объема становится меньше.

Ответ: При расширении объема сосуда концентрация находящегося в нем газообразного вещества уменьшается.