Какое число молекул содержится в порции газа массой 20 г
Данный урок посвящен решению расчетных задач с использованием формул для вычисления количества вещества. В ходе урока учитель объяснит, что такое молярная масса и молярный объем вещества и как использовать эти понятия при решении расчетных задач.
Количество вещества и молярная масса
В процессе химических реакций атомы (или молекулы) вещества друг с другом взаимодействуют, образуя новые молекулы. Но определить количество атомов, молекул и других частиц на практике невозможно – они слишком малы и не видны невооруженным глазом. Для определения числа структурных частиц вещества в химии применяют особую величину – количество вещества (n – «эн»).
Единицей количества вещества является моль (от слова «молекула»).
1 моль любого вещества содержит 6,02·1023 частиц (например, молекул). Это число называют числом Авогадро.
Постоянная Авогадро: Nа = 6,02·1023 1/моль.
Используя постоянную Авогадро, можно находить количество вещества, если известно число молекул в нем, и наоборот. Количество вещества равно отношению общего числа его молекул к постоянной Авогадро.
В равных количествах веществ содержится равное число их структурных частиц (например, молекул).
Установлено, что масса одного моля вещества численно равна его относительной молекулярной массе. Такая величина называется молярной массой вещества, М. Молярная масса измеряется в г/моль. Например, молярная масса азота N2 равна 28 г/моль.
Количество вещества можно вычислить, разделив массу порции вещества на молярную массу этого вещества: n=m/М.
Задача 1
Условие. Какое количество оксида кальция содержится в 112 г этого вещества?
Дано:
m (СаО )=112г
Найти:
n (СаО) – ?
Решение.
Химическая формула оксида кальция – СаО.
n(CaO) = m(CaO)/М(СаО)
Mr(CaO) = 40 + 16 = 56
n(CaO) = 112 г/ (56г/моль) = 2 моль
Ответ: 2 моль СаО.
Задача 2
Условие. Вычислите массу порции воды, в которой содержится столько же молекул, сколько их в 22 г углекислого газа.
Дано:
m(CO2) = 22 г
n(CO2) = n(H2O)
Найти:
m(H2O) – ?
Алгоритм решения
Зная массу углекислого газа, рассчитывают его количество. Затем находят количество воды (оно будет равно количеству углекислого газа). А потом, зная количество воды, вычисляют ее массу:
m(CO2) → n(CO2) → n(H2O) → m(H2O)
Решение
1. n(CO2) = m(CO2)/М(СО2)
Mr(CO2) = 12 + 16·2 = 44
n(CO2) = 22 г/ 44 г/моль = 0,5 моль
2. n(H2O) = n(CO2) = 0,5 моль
3. m(H2O) = n(H2O)·M(H2O)
Mr(H2O) = 1·2+16 = 18
m(H2O) = 0,5 моль·18 г/моль = 9 г
Ответ: 9 г Н2О.
Молярный объем
В 1811 году итальянский ученый Амедео Авогадро (рис. 1) сформулировал основной газовый закон, который назвали его именем. Закон Авогадро звучит так:
В равных объемах газов при одинаковых условиях содержится равное число молекул.
Следовательно, при одинаковых условиях равные количества различных газов занимают равные объемы.
При нормальных условиях (при температуре 0 °С и давлении 1 атм.) 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л. Эта физическая постоянная – молярный объем газа при н. у.:
Vm = 22,4 л/моль при нормальных условиях.
Количество газообразного вещества равно отношению объема порции газа к молярному объему газа при данных условиях.
Рис. 1. Амедео Авогадро (1776–1856)
Задача 3
Условие. Вычислите массу метана СН4, объем которого при н. у. составляет 67,2 л.
Дано:
V(CН4) = 67,2 л
Найти:
m(CН4) – ?
Решение.
Алгоритм решения
V(CН4) → n(CН4) → m(CН4)
1) n(CН4) = V(CН4)/Vn = 67,2 л/ 22,4 (л/моль) = 3 моль
2) m(CН4) = n(CН4)·M(CН4)
Mr(CН4) = 12 + 1·4 =16
m(CН4) = 3 моль·16 г/моль = 48 г
Ответ: 48 г CН4.
Подведение итогов урока.
В ходе урока вы узнали, что такое молярная масса и молярный объем вещества и как использовать эти понятия при решении расчетных задач.
Список литературы
1. Оржековский П.А. Химия: 8 класс: учеб для общеобр. учрежд. / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. – М.: Астрель, 2013. (§15)
2. Рудзитис Г.Е. Химия: неорган. химия. Орган. химия: учеб. для 9 кл. / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.: Просвещение, ОАО «Московские учебники», 2009. (§17)
3. Хомченко И.Д. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2008. (с.10)
4. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред. В.А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. – М.: Аванта+, 2003.
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
1. Интернет-сайт hemi.nsu.ru (Источник)
2. Интернет-сайт hemi.nsu.ru (Источник)
3. Интернет-сайт alhimikov.net (Источник)
4. Интернет-сайт cde.osu.ru (Источник)
Домашнее задание
1. с. 86 №№ 3–5 из учебника П.А. Оржековского «Химия: 8 класс» / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. – М.: Астрель, 2013.
2. Какой объем при н. у. займут 5 моль кислорода О2?
3. Какая масса соответствует 3,36 л (н. у.) хлора Cl2?
Решение задач на количественные характеристики вещества:
количества вещества, массу и объем
Количество вещества (ν) связано с числом структурных единиц (N) в образце вещества, его массой (m) и объемом (V) — для газообразных веществ при н. у. — следующими уравнениями:
в которых
Vm = 22,4 л/моль (мл/ммоль, м3/кмоль) при н.у.,
NA = 6,02 • 1023 (постоянная Авогадро),
а молярная масса (М) численно равна относительной молекулярной массе вещества.
Цитаты из пособия «Задачи по химии 8-9 кл.» (авт. О.С. Габриелян и др.) использованы в учебных целях. Ссылка на покупку книги указана в конце конспекта.
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
№ 1.
Определите абсолютную массу (в г) одной молекулы воды.
Ответ: m (молекулы Н2O) = 2,99 • 10–23 г.
№ 2.
Определите массу порции оксида серы (VI), содержащей 7,224 • 1023 атомов кислорода.
Ответ: m(SO3) = 32 г.
№ 3.
Сколько атомов азота содержится в оксиде азота (I), объем которого (н. у.) равен 20,16 л?
Ответ. N(N) = 10,836 • 1023.
№ 4.
Определите объем (н. у.) оксида углерода (IV), в котором содержится столько же атомов кислорода, сколько их содержится в 48 г карбоната кальция.
Ответ. V(СO2) = 16,12 л.
№ 5.
Определите относительную плотность сероводорода по водороду и по воздуху.
Ответ: DH2(H2S) = 17; Dвозд(H2S) = 1,17.
№ 6.
Плотность газа по кислороду равна 0,875. Определите число молекул, содержащихся в 15,4 г этого газа.
Ответ. N(газа) = 3,311 • 1023.
ЗАДАЧИ с КРАТКИМ ОТВЕТОМ
№ 7. Сплав содержит 16 г меди и 11,2 г железа. Атомов какого метала будет больше в данном образце сплава?
№ 8. Смешали 16,8 г азота и 15,68 л (н. у.) водорода. Какое суммарное число молекул обоих газов будет содержаться в данной смеси?
№ 9. Чему равна масса порции хлорида бария, содержащая 1,3244 • 1024 ионов хлора?
№ 10. Какую массу должен иметь образец нитрата калия, чтобы в нем было столько же атомов кислорода, сколько их содержится в образце сульфата натрия массой 21,3 г?
№ 11. Сколько атомов хлора содержится в смеси, состоящей из 16,68 г хлорида фосфора (V) и 16,5 г хлорида фосфора (III)?
№ 12. Вычислите массу смеси, содержащей 672 мл (н. у.) оксида азота (I), 0,125 моль оксида азота (II) и 1,15 г оксида азота (IV). Сколько атомов азота будет содержаться в этой смеси?
№ 13. Молекула некоторого газа имеет массу 6,063* 10–23г. Определите плотность данного газа по гелию.
№ 14. Вычислите плотность газа по азоту, если 1 л (н. у.) этого газа имеет массу 1,7857 г.
№ 15. Плотность газа по воздуху равна 2,207. Найдите плотность этого газа по хлору и массу одной молекулы этого газа (в г).
№ 16. Масса порции оксида алюминия равна массе порции оксида кремния (IV). В какой порции будет содержаться больше атомов кислорода?
№ 17. Порции метана СН4 и аммиака NH3 содержат одинаковое число атомов водорода. Какая порция будет иметь большую массу?
№ 18. Десять молекул газа имеют массу 6,063 * 10–22г. Определите плотность данного газа по водороду.
№ 19. Определите массу и объем (н. у.) аммиака, содержащего столько же атомов водорода, сколько их содержится в 2,55 г сероводорода.
Решение задач на основные количественные характеристики вещества. Выберите дальнейшие действия:
- Перейти к следующей теме: Решение задач с долей вещества в смеси, в соединении.
- Вернуться к списку конспектов по Химии.
- Проверить знания по Химии.
- Купить книгу Задачи по химии и способы их решения. 8-9 кл. / О.С. Габриелян и др. — М.: Дрофа.
1. В каком случае применяют физическую величину «количество вещества» и в каких единицах ее измеряют? Ответ поясните примерами.
Количество вещества применяют в случаях, когда интересует отношение количества частиц, вступающих и/или образующихся в процессе химической реакции.
При горении водорода 2 молекулы водорода соединяются с 1 молекулой кислорода и образуют 2 молекулы воды:
2H2 + O2 = 2H2O
При горении метана 1 молекула метана вступает в химическое взаимодействие с 2 молекулами кислорода и образованием 2 молекул воды и 1 молекулы углекислого газа:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
2. Что означает величина «молярная масса» и чем она отличается от физических величин «относительная молекулярная масса» и «относительная атомная масса»?
Молярная масса — масса одного моля вещества. А один моль это количество вещества, содержащее столько же частиц, сколько их содержится в 12 г углерода, масса которого равна 12 а. е. м.
Или, другими словами: молярная масса — это масса вещества, содержащего столько же частиц, сколько их содержится в 12 г углерода, масса которого равна 12 а. е. м.
Количество частиц, содержащихся в 1 моле вещества это постоянная величина, называемая числом или постоянной Авогадро, и равная 6,02 * 1023.
Поэтому можно сказать, что молярная масса — это масса 6,02 * 1023 частиц (атомов, молекул, ионов) данного вещества.
Относительная атомная (молекулярная) масса — значение массы атома (молекулы), выраженное в атомных единицах массы. Определяется как отношение массы атома данного элемента к 1/12 массы нейтрального атома изотопа углерода 12C.
§ 11 Относительная атомная масса химических элементов
3. Рассчитайте молярные массы воды H2O, углекислого газа CO2, серной кислоты H2SO4, сероводорода H2S.
Молярная масса численно совпадает с относительной молекулярной массой вещества:
M (H2O) = 2*1 + 16 = 18 г/моль
M (CO2) = 12 + 2*16 = 44 г/моль
M (H2SO4) = 2*1 + 32 + 4*16 = 98 г/моль
M (H2S) = 2*1 + 32 = 34 г/моль
4. Дано уравнение реакции 2Mg + O2 = 2MgO. Согласно этому уравнению по аналогии с таблицей 6 составьте таблицу, показывающую соотношения между массой реагирующих веществ в граммах, числом атомов и количеством вещества.
| Масса (m) | Число атомов | Количество вещества (n) | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Mg | O | Mg | O | Mg | O |
| 48 г | 32 г | 12,04 * 1023 | 6,02 * 1023 | 2 моль | 1 моль |
| 24 г | 16 г | 6,02 * 1023 | 3,01 * 1023 | 1 моль | 0,5 моль |
| 12 г | 8 г | 3,01 * 1023 | 1,505 * 1023 | 0,5 моль | 0,25 моль |
5. Составьте 2-3 уравнения известных вам химических реакций и поясните, в каких массовых и количественных соотношениях реагируют вещества.
Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2
Количественное соотношение кальция и воды 1 к 2.
Чтобы найти массовое соотношение, нудно найти молярную массу вещества, а затем выразить ее через количественное соотношение:
M (Ca) = 40 г/моль
M (H2O) = 18 г/моль
Так как 1 атом кальция вступает во взаимодействие сразу с 2-мя молекулами воды, то соотношение масс будет:
m (Ca) : m (H2O) = 40 : 2*18 = 40 : 36
Для реакции
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Количественное отношение 1:1, массовое отношение 23:18.
Для реакции
Fe + S = FeS
Количественное отношение 1:1, массовое отношение 56:32.
Тестовые задания
1. Медь, взятая количеством вещества 6 моль, имеет массу
1) 60 г 2) 192 г 3) 384 г 4) 400 г
Ar (Cu) = 64 а. е. м.
Поэтому
m (Cu) = 6 * Ar (Cu) = 6 * 64 = 384 г
Ответ: 3.
2. Масса 0,1 моль алюминия равна
1) 0,1 г 2) 2,7 г 3) 260 г 4) 540 г
Ответ: 2.
3. Количество вещества, соответствующее 32 кг оксида железа (III), — это
1) 10 моль 2) 20 моль 3) 100 моль 4) 200 моль
n = m / Mr = 32 000 / 160 = 200 моль
Ответ: 4
3. Количество вещества, соответствующее 560 г карбоната кальция CaCO3, — это
1) 0,56 моль 2) 5,6 моль 3) 6,5 моль 4) 10 моль
n = m / Mr = 560 / 100 = 5,6 моль
Ответ: 2.
Все вещества состоят из атомов. Атом – это мельчайшая, химически неделимая частица вещества. Все типы химических элементов объединены в Периодической системе химических элементов. Атомы одного типа называются химическими элементами. Количество атомов может меняться. Количество атомов одного типа обозначается коэффициентом.
Например, запись 6K означает 6 атомов калия. Запись 7P – это 7 атомов фосфора.
Атомы образуют молекулы. Здесь полезно упомянуть закон постоянства состава: любое определенное химически чистое соединение, состоит из одних и тех же химических элементов, причём отношения их масс постоянны, а относительные числа их атомов выражаются целыми числами. Закон постоянства состава не выполняется для бертоллидов (соединений переменного состава). Однако условно состав многих бертоллидов записывают, как постоянный.
Например, молекула серной кислоты выглядит так: H2SO4. Она состоит из двух атомов водорода, одного атома серы и четырех атомов кислорода.
Количество молекул также обозначается коэффициентом перед формулой молекулы.
Количество любых частиц обозначается, как N.
Например, 7 молекул воды записывается так: 7H2O.
6 молекул углекислого газа: 6CO2. При этом в 6 молекулах углекислого газа содержится 6 атомов углерода C и 12 атомов кислорода O.
Задача. Определите, сколько атомов водорода содержится в 15 молекулах фосфорной кислоты.
N(H3PO4) = 15
В каждой молекуле фосфорной кислоты содержится по 3 атома водорода. Следовательно, атомов водорода в 3 раза больше, чем молекул фосфорной кислоты:
N(H) = 45.
Ответ: в 15 молекулах фосфорной кислоты содержится 45 атомов водорода.
Задача. Определите, какое число молекул сероводорода H2S содержит 300 атомов водорода H.
В каждой молекуле сероводорода содержится по 2 атома водорода. Следовательно, число атомов водорода в 2 раза меньше, чем число молекул сероводорода:
N(H2S) = 1/2*N(H) = 1/2*300 = 150.
Ответ: 300 атомов водорода содержится в 150 молекулах сероводорода.
Задача 1. Определите количество атомов водорода в 12 молекулах аммиака NH3?
Задача 2. Определите количество атомов кислорода, если число молекул хлорангидрида серной кислоты SO2Cl2 равно 6000?
Задача 3. Определите число атомов кислорода в порции, содержащей 6 миллионов частиц медного купороса CuSO4•5H2O.
Задача 4. Определите число молекул в порции метана CH4, если известно, в этой порции содержится 3•106 атомов водорода.
Задача 5. В некоторой порции карбида алюминия Al4C3 содержится 300000 атомов алюминия. Определите число молекул.
Задача 6. Известно, что в некоторой порции серной кислоты H2SO4 всего содержится 350 атомов. Определите число молекул серной кислоты в этой порции.
Задача 7. В некоторой порции содержится смесь углекислого газа СO2 и оксида фосфора (V) P2O5 в соотношении 1:2. Известно, что число молекул углекислого газа в этой смеси равно 42. Определите число атомов кислорода в этой порции.
Задача 8. Известно, что в порции содержится 300 молекул угарного газа CO и 400 молекул сернистого газа SO2. Определите, какое число атомов кислорода содержится в этой порции.
Задача 9. Известно, что в водном растворе фосфорной кислоты на каждую молекулу фосфорной кислоты H3PO4 приходится 20 молекул воды H2O. Общее количество атомов водорода в этом растворе равно 8600. Определите количество атомов кислорода в этом растворе.
Задача 10. Известно, что порции медного купороса CuSO4•5H2O содержится 2700 атомов кислорода. Определите количество атомов водорода в этой порции.
ГДЗ Химия 8 класc Габриелян О.С. , Остроумов И.Г., Сладков С.А., 2018, §11 МОЛЯРНЫЙ ОБЪЁМ ГАЗОВ
ПРОВЕРЬТЕ СВОИ ЗНАНИЯ
Упражнение 1. Какие условия называются нормальными? При температуре 0 °С и давлении 760 мм рт.ст.
Упражнение 2. Сформулируйте закон Авогадро и следствия, вытекающие из этого закона.
Закон: «В равных объёмах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул».
Следствие 1: «Одинаковое число молекул разных газов при одинаковых условиях занимает одинаковый объём».
Следствие 2: «Отношение масс одинаковых объёмов различных газов при одинаковых условиях равно отношению их молярных масс».
Упражнение 3. Перечислите, какую информацию несёт формула газообразного вещества.
1 ) индивидуальное вещество;
2) тип вещества (простое или сложное);
3) одну молекулу вещества (для веществ, имеющих молекулярное строение), формульную единицу (для веществ, имеющих немолекулярное строение);
4) качественный состав вещества, т. е. какие химические элементы входят в его состав;
5) количественный состав вещества, т. е. число атомов каждого химического элемента в составе его одной формульной частицы.
6) формула показывает количество вещества, равное 1 моль.
ПРИМЕНИТЕ СВОИ ЗНАНИЯ
Упражнение 1. Какое количество вещества при нормальных условиях составляют указанные объёмы различных газов:
а) 11,2 л кислорода;
Дано: V(O2)=11,2 л. Найти: γ(O2)-?
Решение:
γ(O2)= V(O2)/VM=11,2 л : 22,4 л/моль = 0,5 моль.
Ответ: 0,5 моль.
б) 5,6 л метана;
Дано: V(CH4)=5,6 л. Найти: γ(CH4)-?
Решение:
γ(CH4)= V(CH4)/VM=5,6 л : 22,4 л/моль = 0,25 моль.
Ответ: 0,25 моль.
в) 896 мл сероводорода;
Дано: V(H2S)= 896 мл. Найти: γ(H2S)-?
Решение:
γ(H2S)= V(H2S)/VM=896 мл : 22,4 мл/ммоль = 40 ммоль.
Ответ: 40 ммоль.
г) 1 м3 углекислого газа?
Дано: V(CO2)= 1 м3. Найти: γ(СO2)-?
Решение:
γ(СO2)= V(СO2)/VM=1 м3 : 22,4 м3/кмоль = 0,04464 кмоль = 44,64 моль.
Ответ: 44,64 моль.
Изменятся ли ответы, если в условии задания не указывать названия газов? Нет, не изменятся.
Поясните ответ. Любой газ в количестве вещества 1 моль при условиях, которые называются нормальными (н. у.), будет занимать один и тот же объём, который называют молярным объёмом.
Упражнение 2. Найдите плотности следующих газов (н.у.):
Поставим в формулу ρ=m/V выражения формул вычисления массы и объёма: m=γ•M и V=γ•VM, получим формулу вычисления плотности газов при н.у.: ρ=m/V=(γ•M)/(γ•VM)=M/VM, следовательно ρ=M/VM.
а) углекислого газа СО2;
Дано: CO2. Найти: ρ(СO2)-?
Решение:
Mr(CO2)=Ar(C)+2•Ar(O)=12+2•16=44, M(CO2)=44 г/моль
ρ(СO2)= M(CO2):VM=44 г/моль : 22,4 моль/л = 1,96 г/л
Ответ: 1,96 г/л.
б) сернистого газа SO2;
Дано: SO2. Найти: ρ(SO2)-?
Решение:
Mr(SO2)=Ar(S)+2•Ar(O)=32+2•16=64, M(SO2)=64 г/моль
ρ(SO2)= M(SO2):VM=64 г/моль : 22,4 моль/л = 2,86 г/л
Ответ: 2,86 г/л.
в ) аммиака NН3;
Дано: NН3. Найти: ρ(NН3)-?
Решение:
Mr(NН3)=Ar(N)+3•Ar(H)=14+3•1=17, M(NН3)=17 г/моль
ρ(NН3)= M(NН3):VM=17 г/моль : 22,4 моль/л = 0,76 г/л
Ответ: 0,76 г/л.
г) метана СН4.
Дано: СН4. Найти: ρ(СН4)-?
Решение:
Mr(СН4)=Ar(C)+4•Ar(H)=12+4•1=16, M(СН4)=16 г/моль
ρ(СН4)= M(СН4):VM=16 г/моль : 22,4 моль/л = 0,71 г/л
Ответ: 0,71 г/л.
Упражнение 3. Найдите относительную плотность кислорода:
а) по водороду;
Дано: O2. Найти: DH2(O2)-?
Решение:
M(O2)=Mr(O2)=2•Ar(O)=2•16=32 г/моль
M(H2)=Mr(H2)=2•Ar(H)=2•1=2 г/моль
DH2(O2)=М(O2)/М(H2)= 32 г/моль : 2 г/моль=16
Ответ: DH2(O2)=16
б) по воздуху.
Дано: O2. Найти: Dвоздуха(O2)-?
Решение:
M(O2)=Mr(O2)=2•Ar(O)=2•16=32 г/моль
Dвоздуха(O2)=М(O2)/М(воздуха)=32 г/моль : 29 г/моль=1,103
Ответ: Dвоздуха(O2)=1,103
Упражнение 4. Одно из газообразных соединений углерода с кислородом массой 6,25 г занимает (н. у.) объём, равный 5 л. Определите молярную массу соединения.
Дано: m(соединения)= 6,25 г, V (соединения)=5 л Найти: М(соединения)-?
Решение:
Молярную массу газа легко рассчитать, имея массу 1 литра, т.е. плотность ρ=m/V.
ρ(соединения)=m(соединения)/V(соединения)=6,25 г : 5 л = 1,25 г/л.
M(соединения)=VМ•ρ(соединения)=22,4 л/моль•1,25 г/л = 28 г/моль,
Соединение СО: 12 + 16 = 28
Ответ: M(СО)=28 г/моль.
Упражнение 5. Рассчитайте количество вещества, массу и объём (н. у.) порции азота N2 содержащей
а) 9,03•1023 атомов азота.
Дано: N(N)= 9,03•1023 атомов. Найти: γ(N2)-?, m(N2)-?, V(N2)-?
Решение:
1. Количество вещества (молекул, атомов, ионов) рассчитываем по формуле: γ=N/NА, где NА=6,02•1023моль-1 — сталая Авогадро.
γ(N)= N(N)/NА=9,03•1023 : 6,02•1023 моль-1= 1,5 моль.
В 1 моль вещества азота N2 содержится 2 моль атомов азота N, тогда 1 моль атомов азота будут содержаться в 1/2 моль вещества азота, а 1,5 моль атомов азота будут содержаться в таком количестве вещества азота:
γ(N2)=1/2 • γ(N)=1/2 • 1,5 моль=0,75 моль.
2. Массу вещества рассчитываем по формуле: m=γ•M, где M=Mr г/моль.
M(N2)=Mr(N2)=2•Ar(N)=2•14=28 г/моль.
m(N2)=γ(N2)•M(N2)=0,75 моль • 28 г/моль = 21 г.
3. Объём вещества рассчитываем по формуле: V =γ•VM, где VM=22,4 л/моль – молярный объём.
V(N2)= γ(N2)•VM=0,75 моль • 22,4 л/моль = 16,8 л.
Ответ: 0,75 моль, 21 г, 16,8 л.
а) 9,03•1023 молекул азота.
Дано: N(N2)= 9,03•1023 молекул. Найти: γ(N2)-?, m(N2)-?, V(N2)-?
Решение:
1. Количество вещества рассчитываем по формуле: γ=N/NА, где NА=6,02•1023моль-1 — сталая Авогадро.
γ(N2)= N(N2)/NА=9,03•1023: 6,02•1023 моль-1= 1,5 моль.
2. Массу вещества рассчитываем по формуле: m=γ•M, где M=Mr г/моль.
M(N2)=Mr(N2)=2•Ar(N)=2•14=28 г/моль.
m(N2)=γ(N2)•M(N2)=1,5 моль • 28 г/моль = 42 г.
3. Объём вещества рассчитываем по формуле: V=γ•VM, где VM=22,4 л/моль – молярный объём.
V(N2)=γ(N2)•VM=1,5 моль • 22,4 л/моль = 33,6 л.
Ответ: 1,5 моль, 42 г, 33,6 л.
Упражнение 6. Какая масса углерода содержится:
а) в 2 моль углекислого газа;
Дано: γ(CO2)=2 моль. Найти: m(С)-?
Решение:
В 1 моль вещества CO2 содержится 1 моль атомов углерода С, тогда в 2 моль СО2 будет содержаться такое количество атомов углерода:
γ(С)=γ(СO2)=2 моль
Массу вещества рассчитываем по формуле: m=γ•M, где M=Mr г/моль.
M(С)= Ar(С) г/моль =12 г/моль.
m(С)=γ(С)•M(С)=2 моль •12 г/моль = 24 г.
Ответ: 24 г.
б) в 67,2 л угарного газа СО (н. у.);
Дано: V(CO)=67,2 л. Найти: m(С)-?
Решение:
1. Количество вещества рассчитываем по формуле: γ=V/VM, где VM=22,4 л/моль – молярный объём..
γ(СO)=V(СO)/VM=67,2 л : 22,4 л/моль = 3 моль.
В 1 моль вещества CO содержится 1 моль атомов углерода С, тогда в 3 моль СО будет содержаться такое количество атомов углерода:
γ(С)=γ(СO)=3 моль
Массу вещества рассчитываем по формуле: m=γ•M, где M=Mr г/моль.
M(С)=Ar(С) г/моль=12 г/моль.
m(С)=γ(С)•M(С)=3 моль •12 г/моль = 36 г.
Ответ: 36 г.
в) в 13 мг ацетилена С2Н2?
Дано: m(C2Н2)=13 мг. Найти: m(С)-?
Решение:
Количество вещества рассчитываем по формуле: γ=m/M, где M=Mr г/моль.
Mr(C2Н2)=2•Ar(С)+2•Ar(Н)=2•12+2•1=26, поэтому M(С2Н2)= 26 мг/ммоль.
γ(С2Н2)=m(С2Н2)/M(С2Н2)=13 мг : 26 мг/ммоль = 0,5 ммоль.
В 1 моль вещества С2Н2 содержится 2 моль атомов углерода С, тогда в 0,5 ммоль С2Н2 будет содержаться такое количество атомов углерода:
γ(С)=2•γ(С2Н2)= 2•0,5 ммоль=1 ммоль.
Массу вещества рассчитываем по формуле: m=γ•M, где M=Mr г/моль.
M(С)= Ar(С) г/моль =12 мг/ммоль.
m(С)=γ(С)•M(С)=1 ммоль •12 мг/ммоль = 12 мг.
Ответ: 12 мг.
Упражнение 7. Расположите следующие газы в порядке возрастания их плотностей при н. у.: неон Ne, сернистый газ SO2, метан СН4, фтор F2, аммиак NН3.
Дано: Ne, SO2, СН4, F2, NН3.
Найти: ρ(Ne)-?, ρ(SO2)-?, ρ(CH4)-?, ρ(F2)-?, ρ(NН3)-?.
Решение:
Рассчитываем плотность неона Ne:
M(Ne)=Ar(Ne)=20 г/моль
ρ(Ne)=M(Ne):VM=20 г/моль : 22,4 моль/л=0,893 г/л
Рассчитываем плотность сернистого газа SO2:
Mr(SO2)=Ar(S)+2•Ar(O)=32+2•16=64, M(SO2)=64 г/моль
ρ(SO2)= M(SO2):VM=64 г/моль : 22,4 моль/л = 2,86 г/л
Рассчитываем плотность метана СН4:
Mr(СН4)=Ar(C)+4•Ar(H)=12+4•1=16, M(СН4)=16 г/моль
ρ(СН4)= M(СН4):VM=16 г/моль : 22,4 моль/л = 0,71 г/л
Рассчитываем плотность фтора F2:
M(F2)=Mr(F2)=2•Ar(F)= 28 г/моль
ρ(F2)= M(F2):VM=28 г/моль : 22,4 моль/л = 1,25 г/л
Рассчитываем плотность аммиака NН3:
Mr(NН3)=Ar(N)+3•Ar(H)=14+3•1=17, M(NН3)=17 г/моль
ρ(NН3)= M(NН3):VM=17 г/моль : 22,4 моль/л = 0,76 г/л
ρ(СН4)<ρ(NН3)< ρ(Ne)<ρ(F2)<ρ(SO2)
Ответ: метан, аммиак, неон, фтор, сернистый газ.