Номер 7, страница 76 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

8. Азот, фосфор и их соединения. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 7, страница 76.

Условие.

7. При 20 °С в 1 л воды растворяется примерно $4,1 \cdot 10^{20}$ молекул азота. Какова растворимость азота в граммах на литр при этой температуре? На основании проведённых расчётов сделайте вывод о том, хорошо или плохо растворяется азот в воде.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Температура воды, $T = 20$ °C
Объем воды, $V_{\text{воды}} = 1 \text{ л}$
Число молекул азота, $N(N_2) = 4,1 \cdot 10^{20}$
Постоянная Авогадро, $N_A \approx 6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$

Найти:

Растворимость азота в граммах на литр, $S_{m}$ — ?
Сделать вывод о растворимости.

Решение:

1. Для того чтобы найти массу растворенного азота, сначала необходимо вычислить его количество вещества (число молей). Количество вещества ($n$) связано с числом молекул ($N$) через постоянную Авогадро ($N_A$) следующей формулой:

$n = \frac{N}{N_A}$

Подставим в формулу данные из условия задачи:

$n(N_2) = \frac{4,1 \cdot 10^{20}}{6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}} \approx 0,681 \cdot 10^{-3} \text{ моль}$

2. Далее рассчитаем молярную массу молекулярного азота ($N_2$). Атомная масса одного атома азота ($N$) приблизительно равна 14 г/моль. Поскольку молекула азота состоит из двух атомов, ее молярная масса будет:

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

3. Теперь мы можем найти массу ($m$) растворенного азота, умножив количество вещества на его молярную массу:

$m = n \cdot M$

$m(N_2) = 0,681 \cdot 10^{-3} \text{ моль} \cdot 28 \text{ г/моль} \approx 0,01907 \text{ г}$

Округляя результат до двух значащих цифр (как в исходном значении $4,1 \cdot 10^{20}$), получаем массу азота $m(N_2) \approx 0,019$ г.

4. Растворимость — это масса вещества, которая может раствориться в определенном объеме растворителя. В данном случае, масса 0,019 г азота растворяется в 1 литре воды. Следовательно, растворимость азота в граммах на литр равна:

$S_{m} = \frac{m(N_2)}{V_{\text{воды}}} = \frac{0,019 \text{ г}}{1 \text{ л}} = 0,019 \text{ г/л}$

5. Сделаем вывод на основании расчётов. Растворимость азота в воде при 20 °C составляет 0,019 г/л. Это очень низкий показатель. Например, растворимость обычной поваренной соли (NaCl) при той же температуре составляет около 360 г/л. Это означает, что соль растворяется в воде почти в 19 000 раз лучше, чем азот. Таким образом, можно сделать вывод, что азот очень плохо растворяется в воде.

Ответ: Растворимость азота при 20 °C составляет примерно 0,019 г/л. На основании проведенных расчетов можно сделать вывод, что азот плохо растворяется в воде.