Сколько грамм углекислого газа нужно добавить к 3,2 г метана, чтобы общее число атомов в полученной смеси стало в 2,5 раза больше числа Авогадро?

Химия 11 класс Химические реакции и стехиометрия углекислый газ метан число атомов смесь авогадро химия 11 класс Новый

Ответ:

Рассмотрим решение задачи поэтапно.

1. Начнем с определения числа атомов в 3,2 г метана (CH₄).

Метан состоит из одного атома углерода и четырех атомов водорода, что в сумме дает 5 атомов на молекулу. Сначала найдем молярную массу метана:

• Молярная масса углерода (C) = 12 г/моль
• Молярная масса водорода (H) = 1 г/моль
• Молярная масса метана (CH₄) = 12 + 4*1 = 16 г/моль

Теперь найдем количество молей метана в 3,2 г:

n(CH₄) = 3,2 г / 16 г/моль = 0,2 моль

Число молекул метана в 0,2 моль:

N(молекул) = 0,2 * N_A, где N_A = 6,022 * 10²³ (число Авогадро).

N(молекул) = 0,2 * 6,022 * 10²³ = 1,2044 * 10²³ молекул

Каждая молекула метана содержит 5 атомов, поэтому общее число атомов в 0,2 моль метана:

N(атомов CH₄) = 1,2044 * 10²³ * 5 = 6,022 * 10²³ атомов

2. Далее, определим общее число атомов в смеси. По условию задачи, в смеси должно быть в 2,5 раза больше числа Авогадро:

N(атомов смеси) = 2,5 * N_A = 2,5 * 6,022 * 10²³ = 1,5055 * 10²⁴ атомов

3. Теперь определим, сколько атомов нужно добавить, чтобы достичь необходимого числа:

Из общего числа атомов смеси вычтем количество атомов в метане:

N(доп. атомов) = 1,5055 * 10²⁴ - 6,022 * 10²³ = 9,034 * 10²³ атомов

4. Рассчитаем массу необходимого углекислого газа (CO₂). Молекула углекислого газа содержит 3 атома (1 атом углерода и 2 атома кислорода). Найдем необходимое количество молекул CO₂, чтобы общее число добавленных атомов составило 9,034 * 10²³:

N(молекул CO₂) = 9,034 * 10²³ / 3 = 3,0113 * 10²³ молекул

Теперь определим количество молей CO₂:

n(CO₂) = 3,0113 * 10²³ / N_A = 0,5 моль

Найдем массу углекислого газа. Молярная масса CO₂ составляет:

• Молярная масса углерода (C) = 12 г/моль
• Молярная масса кислорода (O) = 16 г/моль
• Молярная масса CO₂ = 12 + 2*16 = 44 г/моль

Теперь можем найти массу углекислого газа:

m(CO₂) = 0,5 * 44 = 22 г

Ответ: необходимо добавить 22 г углекислого газа.