Готовимся к олимпиадам, страница 31 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

Готовимся к олимпиадам

1. Рассчитайте массу воды, в которой общее число атомов водорода и кислорода равно общему числу атомов в порции фосфора массой 18,6 г.

1.

Дано:

$m(P) = 18,6 \text{ г}$

$N_{атомов}(H, O \text{ в } H_2O) = N_{атомов}(P)$

Найти:

$m(H_2O)$ - ?

Решение:

Для решения задачи необходимо сначала найти количество вещества и число атомов в порции фосфора.

1. Найдём молярную массу фосфора. Атомная масса фосфора (P) составляет примерно $31 \text{ а.е.м.}$, следовательно, молярная масса атомарного фосфора $M(P)$ равна $31 \text{ г/моль}$.

2. Рассчитаем количество вещества (в молях) атомов фосфора по формуле:

$ν(P) = \frac{m(P)}{M(P)}$

$ν(P) = \frac{18,6 \text{ г}}{31 \text{ г/моль}} = 0,6 \text{ моль}$

3. По условию, общее число атомов водорода и кислорода в воде равно общему числу атомов фосфора. Число атомов $N$ связано с количеством вещества $ν$ через постоянную Авогадро $N_A$ ($N = ν \cdot N_A$). Равенство чисел атомов означает и равенство количеств вещества атомов:

$ν_{атомов}(H, O \text{ в } H_2O) = ν_{атомов}(P) = 0,6 \text{ моль}$

4. Определим, как связано количество вещества молекул воды $ν(H_2O)$ с общим количеством вещества атомов в ней. Молекула воды ($H_2O$) состоит из 2 атомов водорода и 1 атома кислорода, то есть всего из 3 атомов. Это означает, что в 1 моль воды содержится 3 моль атомов (2 моль атомов H и 1 моль атомов O).

$ν_{атомов}(H, O \text{ в } H_2O) = 3 \cdot ν(H_2O)$

5. Теперь мы можем найти количество вещества молекул воды:

$0,6 \text{ моль} = 3 \cdot ν(H_2O)$

$ν(H_2O) = \frac{0,6 \text{ моль}}{3} = 0,2 \text{ моль}$

6. Наконец, рассчитаем массу воды. Молярная масса воды $M(H_2O)$:

$M(H_2O) = 2 \cdot M(H) + M(O) = 2 \cdot 1 \text{ г/моль} + 16 \text{ г/моль} = 18 \text{ г/моль}$

Масса воды вычисляется по формуле:

$m(H_2O) = ν(H_2O) \cdot M(H_2O)$

$m(H_2O) = 0,2 \text{ моль} \cdot 18 \text{ г/моль} = 3,6 \text{ г}$

Ответ: масса воды равна 3,6 г.