Найдите массу и число молекул при н.у. для: а) 11,2 л кислорода; б) 5,6 м³ азота; в) 22,4 мл хлора.

Из имеющихся данных у нас только объем газов. Как найти массу и число молекул?

Для начала обратите внимание, что объем газа указан для нормальных условий (н.у.) — это дает нам право воспользоваться нижеприведенной формулой для нахождения количества вещества. Только не забывайте, что объем в задаче указан в разных единицах – литрах, кубометрах и миллилитрах.

Зная объем газа, мы можем найти количество вещества по формуле:
n = V / V_m,
Где: n — количество вещества, V — объем, V_m — молярный объем.

А зная количество вещества, мы можем найти массу (см. предыдущий § 16. Количество вещества) по формуле:
m = n • M,
Где: m — масса вещества, n — количество вещества, M — молярная масса вещества.
Молярная масса вещества численно равна его относительной молекулярной массе: M = Mr.

И количество молекул по формуле из того же параграфа:
N = N_A • n,
Где: N — число молекул (атомов, ионов), N_A — число (постоянная) Авогадро (6,02 • 10²³), n — количество вещества.

Вот и все. Остается только провести расчеты.

---

а) 11,2 л кислорода.

n (O₂) = V (O₂) / V_m = 11,2 (л) / 22,4 (л/моль) = 0,5 (моль)

M (O₂) = Ar (O) • 2 = 16 • 2 = 32 (г/моль)
m (O₂) = n (O₂) • M (O₂) = 0,5 (моль) • 32 (г/моль) = 16 (г)

N (O₂) = N_A • n (O₂) = 6,02 • 10²³ • 0,5 = 3,01 • 10²³ (молекул)

Ответ: m (O₂) = 16 г, N (O₂) = 3,01 • 10²³ молекул.

---

б) 5,6 м³ азота.

Обратите внимание, что объем указан в кубометрах. Значит, количество вещества будет выражаться в киломолях (кмоль).

n (N₂) = V (N₂) / V_m = 5,6 (м³) / 22,4 (м³/кмоль) = 0,25 (кмоль)

M (N₂) = Ar (N) • 2 = 14 • 2 = 28 (кг/кмоль)
m (N₂) = n (N₂) • M (N₂) = 0,25 (кмоль) • 28 (кг/кмоль) = 7 (кг)

А вот найти число молекул через киломоли нельзя (почему?). Нужно перевести их в моли.
0,25 кмоль = 0,25 • 10³ моль

N (N₂) = N_A • n (N₂) = 6,02 • 10²³ • 0,25 • 10³ = 1,505 • 10²⁶ (молекул)

Ответ: m (N₂) = 7 кг, N (N₂) = 1,51 • 10²⁶ молекул.

---

в) 22,4 мл хлора.

Обратите внимание, что объем указан в миллилитрах. Значит, количество вещества будет выражаться в миллимолях (ммоль).

n (Cl₂) = V (Cl₂) / V_m = 22,4 (мл) / 22,4 (мл/ммоль) = 1 (ммоль)

M (Cl₂) = Ar (Cl) • 2 = 35,5 • 2 = 71 (мг/ммоль)
m (Cl₂) = n (Cl₂) • M (Cl₂) = 1 (ммоль) • 71 (мг/ммоль) = 71 (мг)

А вот найти число молекул через миллиомоли нельзя (почему?). Нужно перевести их в моли.
1 ммоль = 1 • 10^-3 моль

N (Cl₂) = N_A • n (Cl₂) = 6,02 • 10²³ • 1 • 10^-3 = 6,02 • 10²⁰ (молекул)

Ответ: m (Cl₂) = 71 мг, N (Cl₂) = 6,02 • 10²⁰ молекул.

---

1. Найдите массу и число молекул при н.у. для: а) 11,2 л кислорода; б) 5,6 м³ азота; в) 22,4 мл хлора.

2. Найдите объем, который при н.у. займут: а) 3 г водорода; б) 96 кг озона; в) 12 • 10²⁰ молекул азота.

3. Найдите плотности (массу 1 л) аргона, хлора, кислорода и озона при н.у. Сколько молекул каждого вещества будет содержаться в 1 л при тех же условиях?

4. Рассчитайте массу 5 л (н.у.): а) кислорода; б) озона; в) углекислого газа CO₂.

5. Укажите, что тяжелее:
а) 5 л сернистого газа (SO₂) или 5 л углекислого газа (CO₂);
б) 2 л углекислого газа (CO₂) или 3 л угарного газа (CO).