Номер 535, страница 96 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

535. Рассчитайте общее число атомов водорода в порции летучего водородного соединения азота объёмом (н. у.) $5,20 \text{ дм}^3$.

Дано:

Соединение: летучее водородное соединение азота

Объем соединения $V = 5,20 \text{ дм}^3$

Условия: нормальные (н. у.)

Константы:

Молярный объем газа при н. у. $V_m = 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$

Постоянная Авогадро $N_A = 6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$

Перевод в СИ:

$V = 5,20 \text{ дм}^3 = 5,20 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

Найти:

Общее число атомов водорода $N(\text{H})$ — ?

Решение:

1. Определим химическую формулу летучего водородного соединения азота. Азот (N) находится в 15-й группе (или VА группе) периодической системы. В летучих водородных соединениях неметаллов их валентность, как правило, равна разности $8 - N$, где $N$ — номер группы. Для азота валентность в соединении с водородом равна $8-5=3$. Следовательно, искомое соединение — это аммиак, химическая формула которого $NH_3$.

2. Рассчитаем количество вещества (число моль) аммиака, содержащееся в объеме $5,20 \text{ дм}^3$ при нормальных условиях. Для этого используем формулу, связывающую количество вещества газа ($n$) с его объемом ($V$) и молярным объемом ($V_m$):

$n = \frac{V}{V_m}$

Подставим числовые значения:

$n(NH_3) = \frac{5,20 \text{ дм}^3}{22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}} \approx 0,2321 \text{ моль}$

3. Найдем общее число атомов водорода. В одной молекуле аммиака ($NH_3$) содержится 3 атома водорода. Следовательно, количество вещества атомов водорода будет в 3 раза больше количества вещества молекул аммиака:

$n(\text{H}) = 3 \cdot n(NH_3) = 3 \cdot 0,2321 \text{ моль} \approx 0,6963 \text{ моль}$

4. Зная количество вещества атомов водорода, рассчитаем их число ($N(\text{H})$) с помощью постоянной Авогадро ($N_A$):

$N(\text{H}) = n(\text{H}) \cdot N_A$

$N(\text{H}) = 0,6963 \text{ моль} \cdot 6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1} \approx 4,19 \cdot 10^{23} \text{ атомов}$

Расчет можно также провести в одно действие, объединив все шаги в одну формулу:

$N(\text{H}) = \frac{V(NH_3)}{V_m} \cdot 3 \cdot N_A = \frac{5,20 \text{ дм}^3}{22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}} \cdot 3 \cdot 6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1} \approx 4,19 \cdot 10^{23} \text{ атомов}$

Ответ: общее число атомов водорода составляет $4,19 \cdot 10^{23}$.