Інші завдання дивись тут...
© 8next.com, 2016, 2021, 2025
У підручнику 2025 року видання
§13 МОЛЯРНИЙ ОБ'ЄМ ГАЗІВ
Поміркуйте
Чим відрізняється внутрішня будова газів від рідин і твердих речовин?
Гази відрізняються від речовин в інших агрегатних станах за розташуванням і «поведінкою» молекул. У кристалічних речовинах частинки розташовані щільно й не можуть переміщуватися. У рідинах молекули можуть переміщуватися, але розташовані щільно. У газах молекули розташовані на дуже великих відстанях і вільно рухаються. «Поведінку» молекул газу обумовлює температура і тиск. Якщо збільшувати тиск, газ стискається й відстань між молекулами зменшується. За нагрівання газ розширяється і середня відстань між молекулами збільшується.
Поміркуйте
Згадайте з курсу фізики, що таке тиск газів і від чого він залежить.
Тиск газу — це сила, з якою молекули газу тиснуть на одиницю площі поверхні стінок посудини внаслідок своїх постійних зіткнень. Це показник того, наскільки часто молекули газу стикаються з поверхнею, і залежить від їхньої кількості в одиниці об'єму і швидкості руху, тобто від тиску і температури.
Поміркуйте
Якщо в однакових об’ємах газів міститься однакова кількість молекул, то чи можна стверджувати, що однакова кількість молекул газу за тих самих умов займатиме однаковий об’єм?
Можна стверджувати, адже твердження, що однакова кількість молекул газу за тих самих умов займатиме однаковий об’єм є наслідком закону Авогадро.
Вправа 135
Це слово звучить схоже багатьма мовами. Використав його в XVII столітті голландський науковець Ян Баптист ван Гельмонт. Він узяв його з латини (chaos), у яку воно прийшло з грецької. Греки словом хаос називали порожній туманний простір, що існував до створення світу. Про яке слово, на вашу думку, йдеться? Як воно перейшло в інші мови: англійську, німецьку, французьку?
Походження терміну частково відображає уявлення вченого про структуру газу, адже слово «хаос» може асоціюватися з безладним, хаотичним рухом молекул газу, що прагнуть зайняти весь доступний їм простір, тому йдеться про слово «газ». Це слово зберегло фонетичну подібність у багатьох європейських мовах, наприклад, у англійській мові пишеться gas, в німецькій — Gas, у французькій — gaz.
Вправа 136
Знайдіть інформацію про дослідження Авоґадро та Гей–Люссака, що стали підґрунтями для формулювання їхніх законів.
У 1808 році Гей–Люссак дослідив реакції між газами й помітив, що їхні об’єми завжди відносяться як невеликі цілі числа, що лягло в основу закону об’ємних співвідношень газів. У 1811 році Амедео Авоґадро припустив, що однакові об’єми різних газів за однакових температури та тиску містять однакову кількість молекул. Це припущення дозволило пояснити об’ємні співвідношення, які спостерігав Гей–Люссак, і сформулювати закон Авоґадро, який став основою молекулярної теорії.
Вправа 137
Обчисліть об'єми (н. у.) речовин: а) азоту кількістю речовини 2 моль; б) кисню кількістю речовини 0,5 моль; в) фтору кількістю речовини 0,25 моль; г) сірководню H2S кількістю речовини 2,9 моль; д) амоніаку NH3 кількістю речовини 4,2 моль.
Відомо: а) n(N2) = 2 моль, б) n(O2) = 0,5 моль, в) n(F2) = 0,25 моль,
г) n(H2S) = 2,9 моль, д) n(NH3) = 4,2 моль
Знайти: а) V(N2) – ?, б) V(O2) – ?, в) V(F2) – ?, г) V(H2S) – ?, д) V(NH3) – ?
Розв'язання
а) V(N2) = n(N2) • Vm = 2 моль • 22,4 л/моль = 44,8 л
б) V(O2) = n(O2) • Vm= 0,5 моль • 22,4 л/моль = 11,2 л
в) V(F2) = n(F2) • Vm = 0,25 моль • 22,4 л/моль = 5,6 л
г) V(H2S) = n(H2S) • Vm = 2,9 моль • 22,4 л/моль = 64,96 л
д) V(NH3) = n(NH3)•Vm = 4,2 моль • 22,4 л/моль = 94,08 л
Відповідь: а) 44,8 л, б) 11,2 л, в) 5,6 л, г) 64,96 л, д) 94,08 л.
Вправа 138
Обчисліть об'єм (н.у.) водню:
а) масою 10 г;
Відомо: m(H2) = 10 г
Знайти: V(H2) – ?
Обчислюємо кількість речовини водню.
Mr(Н2)=2•Ar(H)=2•1=2, M(H2)=2 г/моль
n(H2) = m(H2) : M(H2) = 10 г : 2 г/моль = 5 моль
Обчислюємо об'єм водню.
V(H2) = n(H2) • Vm = 5 моль • 22,4 л/моль = 112 л
Відповідь: 112 л.
б) кількістю речовини 10 моль.
Відомо: n(H2) =10 моль
Знайти: V(H2) – ?
Розв'язання
V(H2) = n(H2) • Vm =10 моль • 22,4 л/моль = 224 л
Відповідь: 224 л.
Вправа 139
У чотирьох однакових посудинах містяться однакові об'єми газів: амоніаку NH3, азоту N2, сірчистого газу SO2, кисню O2. Визначте, маса якої посудини з газом буде найбільша, а якої — найменша.
Відомо: V = V(NН3) = V(N2) = V(SO2) = V(O2)
Знайти: порівняти маси цих газів.
Розв’язання
За законом Авогадро в однакових об’ємах газів міститься однакова кількість молекул, тому й кількість речовини цих газів однакова. Маса газу кількістю речовини 1 моль визначається молярною масою, тому достатньо порівняти молярні маси цих газів.
Mr(NН3)=Ar(N)+3Ar(H)=14+3•1=17, M(NH3)=17 г/моль, маса 1 моль m(NH3) = 17 г
Mr(N2)=2Ar(N)=2•14=28, M(N2)=28 г/моль, маса 1 моль m(N2) = 28 г
Mr(SO2)=Ar(S)+2Ar(O)=32+2•16=64, M(SO2)=64 г/моль, маса 1 моль m(SO2) = 64 г
Mr(O2)=2Ar(O)=2•16=32, M(O2)=32 г/моль, маса 1 моль m(O2) = 32 г
17 < 28 < 32 < 64, отже, m(NH3) < m(N2) < m(O2) < m(SO2)
Відповідь: найбільшою буде маса посудини з сірчистим газом SO2, а найменша — з амоніаком NH3.
Вправа 140
Обчисліть масу (г) сірководню H2S об'ємом 16,8 л (н. у.).
Відомо: V(H2S) = 16,8 л
Знайти: m(H2S) – ?
Розв'язання
Обчислюємо кількість речовини сірководню.
n(H2S) = V(H2S) : Vm = 16,8 л : 22,4 л/моль = 0,75 моль
Обчислюємо масу сірководню.
Mr(H2S) = 2Ar(H) + Ar(S) = 2•1 + 32 =34, тому M(H2S) = 34 г/моль
m (H2S) = n(H2S) • M(H2S) = 0,75 моль • 34 г/моль = 25,5 г
Відповідь: 25,5 г.
Вправа 141
Є зразки двох газів, узятих за нормальних умов: метан СН4, об'ємом 10 л і хлор Сl2 об'ємом 20 л. Обчисліть, у якому зразку більше молекул, а в якому — атомів, і в скільки разів.
Відомо: V(CH4) = 10 л, V(Cl2) = 20 л
Знайти: порівняти кількість молекул і атомів у зразках.
Розв'язання
За законом Авогадро V(Cl2):V(CH4)=20:10=2:1.
Об'єм хлору удвічі більший за об'єм метану, тому й молекул Cl2 буде удвічі більше, ніж молекул CH4, тобто N(Cl2)>N(CH4) у 2 рази.
Молекула хлору Cl2 містить два атоми Хлору. Оскільки молекул є удвічі більше, тому й атомів буде удвічі більше, тобто N(Cl)=2•2=4.
Молекула метану CH4 містить 1 атом Карбону і 4 атоми Гідрогену, разом 5 атомів, тобто N(С,H)=5.
Щоб обчислити у скільки разів більше атомів у метані, ніж у хлорі, треба 5:4=1,25 разів.
Відповідь: у зразку хлору молекул вдвічі більше, у зразку метану атомів більше в 1,25 разів.
Вправа 142
Чи дорівнюють маси й об'єми (за однакових умов) вуглекислого газу та кисню кількістю речовини по 1,5 моль? Відповідь підтвердьте розрахунками.
Відомо: n = n(CO2) = n(O2) = 1,5 моль
Знайти: m(CO2)–?, m(O2)–?, V(CO2)–?, V(O2)–?
Розв'язання
Обчислюємо об'єми речовин.
V = n • Vm = 1,5 моль • 22,4 л/моль = 33,6 л
Обчислюємо маси речовин.
Mr(CO2) = Ar(C) + 2Ar(O) = 12 + 16 • 2 = 44, тому M(CO2)=44 г/моль
m(CO2) = n(CO2)• M(CO2) = 1,5 моль • 44 г/моль = 66 г
Mr(O2) = 2Ar(O) = 16 • 2 = 32, тому M(O2)=32 г/моль
m(O2) = n(O2)• M(O2) = 1,5 моль • 32 г/моль = 48 г
Відповідь: об'єми однакові, а маси різні.
Вправа 143
Обчисліть об'єм зразку амоніаку NH3, в якому міститься втричі більше молекул, ніж у зразку метану СН4, об'ємом 100 л (н. у.).
Відомо: V(CH4) = 100 л, N(NH3) = 3N(CH4)
Знайти: V(NH3)–?
Розв'язання
За законом Авогадро в 100 л метану СН4 і в 100 л амоніаку NH3 є однакове число молекул, а втричі більше молекул буде міститися утричі більшому об'ємі, тому
V(NH3) = n(CH4) • 3 = 100 л • 3 = 300 л
Відповідь: V(NH3) = 300 л.
Вправа 144
У якому зразку амоніаку більше молекул: масою 100 г чи об'ємом 100 л (н.у.)?
Відомо: m(NН3) = 100 г, V(NН3) = 100 л
Знайти: де більше молекул–?
Розв’язання
Обчислюємо кількість речовини амоніаку масою 100 г.
Mr(NН3)=Ar(N)+3•Ar(H)=14+3•1=17, M(NH3)=17 г/моль
n1(NH3) = m(NH3) : M(NH3) = 100 г : 17 г/моль = 5,9 моль
Обчислюємо кількість речовини амоніаку об'мом 100 л.
n2(NH3) = V(NH3) : Vm = 100 л : 22,4 л/моль = 4,5 моль
Оскільки 5,9 моль > 4,5 моль, тобто n1(NH3) > n2(NH3), тому N1(NH3) > N2(NH3)
Відповідь: більше молекул у 100 г амоніаку.
Вправа 145
На запитання: «Який об'єм займає 1 моль води за нормальних умов?», учень відповів — 22,4 літра. Висловіть і аргументуйте свою думку щодо правильності відповіді учня.
Відповідь учня неправильна, адже стосується газуватих речовин, а за нормальних умов вода перебуває в рідкому стані. Знаючи молярну масу й густину, можна обчислити об'єм 1 моль води.
M(H2O) = 18 г/моль, тому маса 1 моль води дорівнює 18 г.
Густина води ρ≈1 г/мл, тому V(H2O) = m/ρ = 18 г : 1 г/мл=18 мл, або 0,018 л.
Отже, правильна відповідь учня — 18 мл, або 0,018 л.
Вправа 146
Як за законом Авоґадро довести, що:
а) молекули кисню, азоту та водню складаються з двох атомів;
Доведемо щодо кисню і водню.
Експериментально доведено, що 2 об’єми водню реагують з 1 об’ємом кисню утворюючи 2 об’єми води (пари). Беручи до уваги закон Авогадро, записуємо рівняння реакції:
2Hх + Oу =2H2O
У правій частині рівняння є 2 молекули H2O, що містять 4 атоми H і 2 атоми O. У лівій частині рівняння 2 молекули водню містять 4 атоми Н, тому 1 молекула водню містить 2 атоми Н. Аналогічно, 1 молекула кисню містить 2 атоми О. Отже, молекули кисню і водню складаються з двох атомів.
Доведемо щодо азоту і водню.
Експериментально доведено, що 1 об’єм азоту реагує з 3 об’ємами водню, утворюючи 2 об’єми амоніаку. Беручи до уваги закон Авогадро, записуємо рівняння реакції:
Nx + 3Hх = 2NH3
У правій частині рівняння є 2 молекули NH3, що містять 2 атоми N і 6 атомів Н. У лівій частині рівняння 3 молекули водню містять 6 атомів Н, тому 1 молекула водню містить 2 атоми H. Аналогічно, 1 молекула азоту містить 2 атоми N. Отже, молекули азоту і водню складаються з двох атомів.
б) склад молекули води Н2O, а не НО;
Експериментально доведено, що 2 об’єми водню реагують з 1 об’ємом кисню, утворюючи 2 об’єми води (пари). Беручи до уваги закон Авогадро, записуємо рівняння реакції:
2H2 + O2 = 2HхOу
У лівій частині рівняння є 2 молекули водню, що містять 4 атоми H, і 1 молекула кисню, що містить 2 атоми O. У правій частині рівняння маємо 2 молекули, тому число атомів ділимо на 2 і одержуємо у формулі індекси х = 2 і у = 1. У формулах індекси, що дорівнюють 1 не пишемо, тому формула має вигляд H2O.
в) склад молекули амоніаку NH3, а не NH?
Експериментально доведено, що 1 об’єм азоту реагує з 3 об’ємами водню, утворюючи 2 об’єми амоніаку. Беручи до уваги закон Авогадро, записуємо рівняння реакції:
N2 + 3H2 = 2NxHy
У лівій частині рівняння є 1 молекула азоту, що містить 2 атоми N, і 3 молекули водню, що містять 6 атомів Н. У правій частині рівняння маємо 2 молекули, тому число атомів ділимо на 2 і одержуємо індекси х = 1 і у = 3. У формулах індекси, що дорівнюють 1 не пишемо, тому формула має вигляд NH3.
НАВЧАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ №2
«Визначення молярного об'єму газів»
Поміркуйте
Гіпотеза: молярний об'єм газу можна не виміряти, а визначити в умовах шкільного кабінету хімії. Для цього достатньо виміряти температуру і тиск у шкільному класі, а також об'єми газів, що досліджуються і виділяються, а потім скористатися відповідною формулою і привести об'єми одержаних газів до нормальних умов. Обчислити кількість речовини і молярний об'єм газів.
Поміркуйте
Ознайомтеся з методикою виконання роботи та висловіть припущення щодо чинників, які можуть вплинути на точність результатів дослідження.
На точність результатів вимірювання можуть вплинути похибка вимірювання, похибка обчислення, похибка приладів (наприклад, у випадку негерметичного з'єднання).
Висновок
• Значення молярного об'єму газу (кисню або вуглекислого газу), яке є результатом дослідження, майже дорівнює молярному об'єму газів за нормальних умов.
• Молярний об'єм газу не залежить від складу (формули) газуватої речовини і є однаковий для всіх газів за н.у.
Поміркуйте
1 Поясніть, чому важливо швидко закоркувати колбу після змішування реактантів.
Важливо швидко закоркувати колбу після змішування реактантів, бо гази є леткими сполуками.
2 Чи можна виконувати дослідження за нормальних умов, щоб потім не перераховувати об'єми? Якщо ні, то поясніть, для чого після дослідження перераховувати об'єм газу за нормальних умов.
У класі значення температури і тиску відрізняються від значень за нормальних умов, тому після дослідження треба перераховувати об'єми.
3 Чому для вимірювання об'єму кисню в описі зазначений приблизний об'єм розчину гідроген пероксиду, а занотовувати слід точний реально виміряний об'єм? Чи варто в описі зазначати точний (із точністю до 0,1 мл або 0,01 мл) необхідний об'єм розчину?
Гідроген пероксид є реактантом, тому слід занотовувати точний реально виміряний об'єм. У описі точний об'єм розчину не зазначають, бо це число не використовується при розрахунках.
5 Чому для вимірювання об'єму вуглекислого газу в описі зазначена приблизна маса крейди, а занотовувати слід точну виміряну масу? А от об'єм столового оцту точно вимірювати не треба.
Крейда є реактантом, тому слід занотовувати точну виміряну масу. У описі зазначена приблизна маса крейди, бо це число не використовується при розрахунках. Точно вимірювати об'єм столового оцту не треба, бо не використовується при розрахунках.
6 Навіщо під час вимірювання об'єму вуглекислого газу наважку речовини переносять у колбу разом з аркушем паперу, на якому його відмірювали?
Крейда є у формі порошку. Щоб значення маси крейди було визначене найточніше.
7 Порівняйте значення молярного об'єму, отримані різними групами, визначте точність вашого дослідження. Які чинники могли вплинути на точність результатів?
Значення молярного об'єму практично однакове. На точність результатів могла вплинути похибка вимірювання, похибка обчислення, похибка приладу (наприклад, у випадку негерметичного з'єднання).
8 Як ви вважаєте, навіщо використовували сіль в експерименті зі збиранням вуглекислого газу?
У експерименті використовували сіль, а не воду, бо вуглекислий газ не розчиниться в солі, на відміну від води, а буде виділятися.
_____________________________
У підручниках 2021 і 2016 років видання
§24 2021 / §26 2016 МОЛЯРНИЙ ОБ'ЄМ
Контрольні запитання
1. Сформулюйте закон Авогадро. В однакових об’ємах будь-яких газів, що перебувають за однакових умов (температура й тиск), міститься однакове число молекул.
2. Які умови називають нормальними? За нормального атмосферного тиску (760 мм. рт. ст. або 101325 Па) й температури 0°С.
3. Чому дорівнює молярний об’єм газу за нормальних умов? VM=22,4 л/моль.
Завдання для засвоєння матеріалу
Вправа 1
Який об’єм займають за нормальних умов:
а) 2 моль азоту;
б) 0,5 моль кисню;
в) 0,25 моль фтору?
Відомо: а) n(N2)=2 моль; б) n(О2)=0,5 моль; в) n(F2)=0,25 моль
Знайти: a) V(N2)-?, a) V(O2)-?, a) V(F2)-?
Розв’язання
І спосіб
Об'єм речовини обчислюємо за формулою: V=n•Vm, де Vm - молярний об'єм.
a) V(N2)=n(N2)•Vm=2 моль • 22,4 л/моль=44,8 л
б) V(О2)=n(O2)•Vm=0,5 моль • 22,4 л/моль=11,2 л
в) V(F2)=n(F2)•Vm=0,25 моль • 22,4 л/моль=5,6 л
ІІ спосіб
Складаємо пропорції і розв’язуємо їх.
а) 1 моль азоту за н.у. займає 22,4 л,
2 моль азоту за н.у. — х л.
х=22,4 л • 2 моль : 1 моль=44,8 л
б) 1 моль кисню за н.у. займає 22,4 л,
0,5 моль кисню за н.у. — х л.
х=22,4 л • 0,5 моль : 1 моль=11,2 л
в) 1 моль фтору за н.у. займає 22,4 л,
0,25 моль фтору за н.у. — х л.
х = 22,4 л • 0,25 моль : 1 моль=5,6 л
Відповідь: a) 44,8 л; б) 11,2 л; в) 5,6 л.
Вправа 2
Скільки молекул міститься в гумовій кулі об’ємом 5,6 л (н.у.), заповненій воднем?
Відомо: V(Н2)=5,6 л
Знайти: N(H2)-?
Розв’язання
І спосіб
1. Кількість речовини обчислюємо за формулою: n=V/Vm, де Vm - молярний об'єм.
n(H2)=n(H2):Vm=5,6 л : 22,4 л/моль=0,25 моль
2. Обчислюємо число молекул за формулою: N=n•NA, де NА - стала Авогадро.
N(H2)=n(H2)•NA=0,25 моль • 6•1023моль-1=1,5•1023
ІІ спосіб
Складаємо пропорцію і розв’язуємо її.
У 22,4 л водню міститься 6•1023 молекул H2O,
у 5,6 л водню буде міститися х молекул H2O.
х=5,6 л • 6•1023 : 22,4 л =1,5•1023
Відповідь: 1,5•1023.
Чи зміниться відповідь, якщо в умові завдання водень замінити на:
а) азот; Не зміниться.
б) невідомий газ; Не зміниться.
в) водопровідну воду? Зміниться. Вода за н.у. є у твердому стані, а закон Авогадро стосується газів.
Вправа 3
Визначте, який об’єм за нормальних умов займають:
а) 5 моль метану CH4
б) 2 моль сірководню H2S
в) 4,2 моль амоніаку NH3
Відомо: а) n(СН4)=5 моль; б) n(H2S)=2 моль; в) n(NH3)=4,2 моль
Знайти: a) V(CH4)-?; б) V(H2S)-?; в) V(NH3)-?
Розв’язання
І спосіб
Об'єм речовини обчислюємо за формулою: V=n•Vm, де Vm - молярний об'єм.
a) V(CH4)=n(CH4)•Vm=5 моль • 22,4 л/моль=112 л
б) V(H2S)=n(H2S)•Vm=2 моль • 22,4 л/моль=44,8 л
в) V(NH3)=n(NH3)•Vm=4,2 моль • 22,4 л/моль=94,08 л
ІІ спосіб
Складаємо пропорції і розв’язуємо їх.
а) 1 моль метану за н.у. займає 22,4 л,
5 моль метану за н.у. — х л.
х=22,4 л • 5 моль : 1 моль=112 л
б) 1 моль сірководню за н.у. займає 22,4 л,
2 моль сірководню за н.у. — х л.
х=22,4 л • 2 моль : 1 моль=44,8 л
в) 1 моль амоніаку за н.у. займає 22,4 л,
4,2 моль амоніаку за н.у. — х л.
х=22,4 л • 4,2 моль : 1 моль=94,08 л
Відповідь: a) 112 л; б) 44,8 л; в) 94,08 л.
Вправа 4
У якому об’ємі амоніаку NH3 міститься в 3 рази більше молекул, ніж у метані CH4 об’ємом 100 л (н.у.)?
За законом Авогадро: в однакових об'ємах різних газів, що перебувають за однакових умов (температура й тиск), міститься однакове число молекул, тому у 100 л метану СН4 і у 100 л амоніаку NH3 є однакове число молекул, а у три рази більше молекул буде міститися у 300 л амоніаку.
Відповідь: 300 л.
Вправа 5
Є два гази, узяті за нормальних умов: 10 л метану CH4 і 20 л хлору Cl2. У якому з них міститься більше молекул, а в якому — більше атомів, і у скільки разів?
За законом Авогадро: в однакових об'ємах різних газів, що перебувають за однакових умов (температура й тиск), міститься однакове число молекул. V(Cl2):V(CH4)=20:10=2:1, бачимо, що об'єм хлору у 2 рази більший, ніж метану, тому й молекул у хлорі буде у 2 рази більше, ніж у метані, тобто, N(Cl2)>N(CH4) у 2 рази.
Знайдемо: де більше атомів?
І спосіб
Одна молекула хлору Cl2 містить два атоми Хлору. Оскільки молекул є у два рази більше, тому й атомів буде у 2 рази більше, тобто N(Cl)=2•2=4. Одна молекула метану містить 1 атом Карбону і 4 атоми Гідрогену, разом 5 атомів. Щоб обчислити у скільки разів більше атомів у метані, ніж у хлорі, треба 5:4=1,25 разів.
ІІ спосіб
Одна молекула хлору Cl2 містить два атоми Хлору, а одна молекула метану містить атом Карбону і 4 атоми Гідрогену, разом 5 атомів, тобто в однакових об'ємах метану і хлору міститься у 5:2=2,5 разів більше атомів Карбону і Гідрогену, ніж Хлору. Об'єм метану є у 2 рази менший, тому й молекул метану є у два рази менше, ніж молекул хлору, тому атомів у метані буде лише у 2,5:2=1,25 разів більше.
Відповідь: молекул більше у хлорі у 2 рази, а атомів більше у метані у 1,25 разів.
Вправа 6
Скільки молекул кисню міститься за нормальних умов:
а) в одному кубічному метрі;
Відомо: V(О2)=1 м3=1000 дм3=1000 л
Знайти: N(О2)-?
Розв’язання
І спосіб
1. Кількість речовини обчислюємо за формулою: n=V/Vm, де Vm - молярний об'єм.
n(О2)=V(O2):Vm=1000 л : 22,4 л/моль=44,6 моль
2. Число молекул обчислюємо за формулою: N=n•NA, де NА - стала Авогадро.
N(О2)=n(O2)•NA=44,6 моль • 6•1023моль-1=267,6•1023=2,68•1025
ІІ спосіб
Складаємо пропорцію і розв’язуємо її.
У 22,4 л кисню міститься 6•1023 молекул,
у 100 л кисню — х молекул.
х=44,6 моль • 6•1023 : 1 моль=267,6•1023= 2,68•1025
Відповідь: 2,68•1025.
б) в одному кілограмі цієї речовини?
Відомо: m(О2)=1 кг = 1000 г
Знайти: N(О2)-?
Розв’язання
І спосіб
1. Кількість речовини обчислюємо за формулою: n=m/M, де М - молярна маса.
Mr(O2)=2•Ar(O)=2•16=32, M(O2)=32 г/моль
n(О2)=m(O2):M(O2)=1000 г : 32 г/моль=31,25 моль
2. Число молекул обчислюємо за формулою: N=n•NA, де NА - стала Авогадро.
N(О2)=n(O2)•NA=31,25 моль • 6•1023моль-1=187,5•1023=1,875•1025
ІІ спосіб
1. Обчислюємо молярну масу.
Mr(O2)=2•Ar(O)=2•16=32, M(O2)=32 г/моль.
2. Складаємо пропорцію і розв'язуємо її.
У 32 г кисню міститься 6•1023 молекул О2,
у 1000 г кисню — х молекул.
х=1000 г • 6•1023 молекул : 32 г=187,5•1023 = 1,875•1025
Відповідь: 1,875•1025.
Вправа 10
Порівняйте число молекул в 1 г амоніаку NH3 та в 1 г азоту. У якому випадку й у скільки разів число молекул більше?
Відомо: m(NH3)=1 г, m(N2)=1 г
Знайти: N(NH3)-? N(N2)-? У скільки разів?
Розв’язання
1. Кількість речовини обчислюємо за формулою: n=m/M, де М - молярна маса.
Mr(NH3)=Ar(N)+3•Ar(H)=14+3•1=17, M(NH3)=17 г/моль
n(NH3)=m(NH3):M(NH3)=1 г : 17 г/моль=0,059 моль
Mr(N2)=2•Ar(N)=2•14=28, M(N2)=28 г/моль
n(N2)=m(N2):M(N2)=1 г : 28 г/моль=0,036 моль
2. Число молекул обчислюємо за формулою: N=n•NA, де NА - стала Авогадро.
N(NH3)=n(NH3)•NA=0,059 моль • 6•1023моль-1=0,354•1023=3,54•1022
N(N2)=n(N2)•NA=0,036 моль • 6•1023моль-1=0,216•1023=2,16•1022
N(NH3)>N(N2), тобто більше молекул міститься в 1 г амоніаку.
Визначимо у скільки разів.
N(NH3)/N(N2)=3,54∙1022/2,16∙1022=1,65 рази.
Відповідь: в амоніаку у 1,65 рази.
Вправа 11
Обчисліть масу сірководню H2S об’ємом 11,2 л за нормальних умов.
Відомо: V(H2S)=11,2 л
Знайти: m(H2S)-?
Розв'язання
І спосіб
1. Кількість речовини амоніаку обчислюємо за формулою: n=V/Vm, де Vm - молярний об'єм.
n(H2S)=V(H2S):Vm=11,2 л : 22,4 л/моль=0,5 моль
2. Масу обчислюємо за формулою: m=n•M, де М - молярна маса.
Mr(H2S)=2•Ar(H)+Ar(S)=2•1+32=34, M(H2S)=34 г/моль
m(H2S)=n(H2S)•M(H2S)=0,5 моль •34 г/моль=17 г
ІІ спосіб
1. Обчислюємо молярну масу.
Mr(H2S)=2•Ar(H)+Ar(S)=2•1+32=34, M(H2S)=34 г/моль.
2. Складаємо пропорцію і розв'язуємо її.
22,4 л сірководню мають 34 г,
11,2 л сірководню — х г.
х=34 г • 11,2 л : 22,4 л=17 г
Відповідь: 17 г.
Вправа 12
Маса 0,001 м3 газу (н. у.) дорівнює 1,25 г. Обчисліть масу однієї молекули цього газу.
Відомо: V(газу)=0,001 м3=1 л, m(газу)=1,25 г.
Знайти: m0(газу)-?
Розв'язання
І спосіб
Молярну масу легко обчислити, знаючи масу 1 літра (бо це густина ρ=m/V=1,25 г/1 л=1,25 г/л).
М=VM•ρ, де VM - постійна величина і дорівнює 22,4 л/моль та ρ=m/V.
М(газу)=22,4 л/моль•1,25 г/л=28 г/моль
m0=M/NА, де NА - стала Авогадро і дорівнює 6•1023моль-1
m0(газу)=28 г/моль:6•1023моль-1=4,6•1023 г
ІІ спосіб
1. Кількість речовини амоніаку обчислюємо за формулою: n=V/Vm, де Vm - молярний об'єм.
n(газу)=V(газу):Vm=1 л : 22,4 л/моль=0,045 моль
2. Число молекул обчислюємо за формулою: N=n•NA, де NА - стала Авогадро.
N(газу)=n(газу)•NA=0,045 моль • 6•1023моль-1=0,27•1023
Маса одної молекули m0=m/N
m0(газу)=m(газу):N(газу)=1,25 г : 0,27•1023=4,6•1023 г
Відповідь: 4,6•1023 г.
Вправа 13
Чи однакові маси та об’єми (за однакових умов) мають 1,5 моль CO2 і 1,5 моль O2? Відповідь підтвердьте розрахунками.
Відомо: n(СО2)=1,5 моль, n(О2)=1,5 моль
Знайти: m(СО2)-?, V(СО2)-?, m(О2)-?, V(O2)-?
Розв’язання
2. Масу обчислюємо за формулою: m=n•M, де М - молярна маса.
Mr(CO2)=Ar(C)+2•Ar(O)=12+2•16=44, M(CO2)=44 г/моль
m(CO2)=n(CO2)•M(CO2)=1,5 моль•44 г/моль=66 г
Mr(O2)=2•Ar(O)=2•16=32, M(O2)=32 г/моль
m(O2)=n(O2)•M(O2)=1,5 моль •32 г/моль=48 г
m(CO2)>m(O2)
Об'єм речовини обчислюємо за формулою: V=n•Vm, де Vm - молярний об'єм.
V(CO2)=n(CO2)•Vm=1,5 моль • 22,4 л/моль=33,6 л
V(O2)=n(O2)•Vm=1,5 моль • 22,4 л/моль=33,6 л
V(CO2)=V(O2)
Відповідь: маси різні, а об'єми — однакові.
Інші завдання дивись тут...
