Вопрос школьника
Имеются два газа, взятые при одинаковых условиях: 10 л метана СН4 и 20 л хлора С12. В каком из них содержится больше молекул, а в каком — больше атомов и во сколько раз?
Ответ от учителя
Для ответа на этот вопрос необходимо знать, что молекула метана СН4 состоит из одного атома углерода и четырех атомов водорода, а молекула хлора С12 состоит из двух атомов хлора.
Для определения количества молекул в каждом газе необходимо использовать формулу идеального газа: PV = nRT, где P — давление газа, V — его объем, n — количество молекул газа, R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа.
При одинаковых условиях (например, при комнатной температуре и атмосферном давлении) давление и температура газов одинаковы, поэтому можно сравнивать количество молекул по объему газа.
Для метана СН4: n = PV/RT = (1 атм * 10 л) / (0,0821 л*атм/моль*К * 293 К) = 0,412 моль
Для хлора С12: n = PV/RT = (1 атм * 20 л) / (0,0821 л*атм/моль*К * 293 К) = 0,824 моль
Таким образом, в хлоре С12 содержится в два раза больше молекул, чем в метане СН4.
Чтобы определить количество атомов в каждом газе, необходимо умножить количество молекул на количество атомов в каждой молекуле.
В метане СН4: 0,412 моль * 5 атомов = 2,06 моль атомов
В хлоре С12: 0,824 моль * 2 атома = 1,648 моль атомов
Таким образом, в метане СН4 содержится в 1,25 раза больше атомов, чем в хлоре С12.
