Номер 1083, страница 173 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1083. Рассчитайте суммарное число ионов, содержащихся в растворе, полученном растворением в воде азотной кислоты массой 680 мг.

Дано:

$m(HNO_3) = 680 \text{ мг}$

Постоянная Авогадро $N_A = 6.022 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$

Перевод в СИ:

$m(HNO_3) = 680 \cdot 10^{-3} \text{ г} = 0.68 \text{ г}$

Найти:

$N(\text{ионов}) - ?$

Решение:

1. Азотная кислота ($HNO_3$) является сильной кислотой и сильным электролитом, поэтому при растворении в воде она полностью диссоциирует на ионы. Запишем уравнение электролитической диссоциации:

$HNO_3 \rightarrow H^+ + NO_3^-$

Из уравнения реакции видно, что каждая молекула азотной кислоты при диссоциации образует два иона: один катион водорода ($H^+$) и один нитрат-анион ($NO_3^-$). Таким образом, общее количество вещества ионов будет в два раза больше количества вещества исходной кислоты.

2. Рассчитаем молярную массу азотной кислоты ($M(HNO_3)$), используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы:

$M(HNO_3) = A_r(H) + A_r(N) + 3 \cdot A_r(O) = 1.008 + 14.007 + 3 \cdot 15.999 \approx 63 \text{ г/моль}$

Для школьных расчетов часто используют округленные значения: $1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63 \text{ г/моль}$.

3. Найдем количество вещества (число молей) азотной кислоты по формуле $n = \frac{m}{M}$:

$n(HNO_3) = \frac{m(HNO_3)}{M(HNO_3)} = \frac{0.68 \text{ г}}{63 \text{ г/моль}} \approx 0.01079 \text{ моль}$

4. Определим суммарное количество вещества всех ионов в растворе:

$n(\text{ионов}) = n(H^+) + n(NO_3^-) = 2 \cdot n(HNO_3) = 2 \cdot \frac{0.68}{63} \text{ моль} \approx 0.021587 \text{ моль}$

5. Рассчитаем суммарное число ионов ($N$), зная, что оно связано с количеством вещества ($n$) через постоянную Авогадро ($N_A$) по формуле $N = n \cdot N_A$:

$N(\text{ионов}) = n(\text{ионов}) \cdot N_A = (2 \cdot \frac{0.68}{63}) \cdot 6.022 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$

$N(\text{ионов}) \approx 0.021587 \cdot 6.022 \cdot 10^{23} \approx 1.30 \cdot 10^{22}$

Ответ: суммарное число ионов в растворе составляет примерно $1.30 \cdot 10^{22}$.