Номер 3, страница 121 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

3. Определите число молекул: а) кислорода; б) азота, содержащихся в 22,4 л воздуха при н. у.

Дано:

$V_{воздуха} = 22,4$ л
Условия: нормальные (н. у.)
Объемная доля кислорода $\phi(O_2) \approx 21\% = 0.21$
Объемная доля азота $\phi(N_2) \approx 78\% = 0.78$

$V_{воздуха} = 22,4 \text{ л} = 22,4 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3 = 0.0224 \text{ м}^3$

Найти:

$N(O_2)$ - ?
$N(N_2)$ - ?

Решение:

1. Согласно закону Авогадро, 1 моль любого идеального газа при нормальных условиях (н. у.) занимает объем, равный молярному объему $V_m = 22,4$ л/моль. Найдем общее количество вещества (число молей) газов в заданном объеме воздуха:

$n_{воздуха} = \frac{V_{воздуха}}{V_m} = \frac{22.4 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 1 \text{ моль}$

2. Воздух представляет собой смесь газов. Примем, что объемная доля кислорода ($\phi(O_2)$) в воздухе составляет примерно 21%, а объемная доля азота ($\phi(N_2)$) — 78%. Для идеальных газов объемная доля компонента в смеси равна его мольной доле.

3. Число молекул ($N$) можно найти по формуле $N = n \times N_A$, где $n$ — количество вещества, а $N_A$ — постоянная Авогадро, равная $6,02 \times 10^{23}$ моль⁻¹.

а) кислорода

Сначала найдем количество вещества кислорода в 1 моль воздуха:

$n(O_2) = n_{воздуха} \times \phi(O_2) = 1 \text{ моль} \times 0.21 = 0.21 \text{ моль}$

Теперь рассчитаем число молекул кислорода:

$N(O_2) = n(O_2) \times N_A = 0.21 \times 6.02 \times 10^{23} \approx 1.26 \times 10^{23}$

Ответ: число молекул кислорода составляет примерно $1.26 \times 10^{23}$.

б) азота

Аналогично найдем количество вещества азота в 1 моль воздуха:

$n(N_2) = n_{воздуха} \times \phi(N_2) = 1 \text{ моль} \times 0.78 = 0.78 \text{ моль}$

Теперь рассчитаем число молекул азота:

$N(N_2) = n(N_2) \times N_A = 0.78 \times 6.02 \times 10^{23} \approx 4.70 \times 10^{23}$

Ответ: число молекул азота составляет примерно $4.70 \times 10^{23}$.