В двух сосудах одинакового объема при нормальных условиях
Учебник по физике
10 класс
При решении большей части задач на тему «Основы моле-кулярно-кинетической теории» нужно уметь определять молярные массы вещества. Для этого по известным из таблицы Д. И. Менделеева относительным атомным массам надо определить относительную молекулярную массу, а затем и молярную массу по формуле М = 10-3Мr кг/моль, где М — молярная масса, Мr — относительная молекулярная масса.
Во многих задачах требуется по известной массе тела определить количество вещества или число атомов (молекул) в нем. Для этого используются формулы v = 
и N = NA. Массы отдельных молекул определяются по формуле m0 = 
. В некоторых задачах массу вещества нужно выразить через его плотность ρ и объем V: m = ρV.
Задача 1
В двух сосудах находятся вода и ртуть одинакового объема. Сравните число атомов в этих жидкостях.
Решение. Вода содержит 
молекул или 
атомов, а ртуть содержит 
атомов.
Масса воды m1 = ρ1F; масса ртути m2 = ρ2V, где ρ1 = 1000 кг/м3 — плотность воды, а ρ2 = 13 600 кг/m3 — плотность ртути. Молярная масса воды М1 = 18 • 10-3 кг/моль; молярная масса ртути М2 = 0,2006 кг/моль. Следовательно,
Число атомов в воде примерно в 2,5 раз больше, чем в ртути.
Задача 2
Определите среднее расстояние d между центрами соседних молекул в куске льда. Плотность льда ρ = 900 кг/м3.
Решение. При плотной упаковке молекул среднее расстояние d между центрами соседних молекул равно линейным размерам самих молекул. Поэтому
V = d3N,
где V — объем куска льда, а N — число молекул в нем.
Согласно (2.2.7) 
. Поэтому
Отсюда
Задача 3
Вычислите примерные размеры атома золота.
Решение. Объем одного моля золота равен VM = 
, где ρ = 1,93 • 104 кг/м3 — плотность золота, М = 0,197 кг/моль — его молярная масса. Объем одного атома золота равен
Пренебрегая промежутками между атомами ввиду их плотной упаковки, найдем приближенно линейный размер атома:
Упражнение 1
- Известно, что нельзя заставить капельку оливкового масла объемом 1 мм3 расплыться по поверхности воды так, чтобы она заняла площадь больше 0,6 м2. Оцените по этим данным минимальные размеры молекулы оливкового масла.
- При образовании соединения азота с кислородом отношение масс прореагировавших веществ равно 7 : 16. Какова химическая формула этого соединения?
- Считая диаметр атома вольфрама d = 2 • 10-10м, оцените количество атомов, покрывающих поверхность острия иглы. Острие считать полушаром радиусом r = 5 • 10-8 м.
- Определите относительную молекулярную массу и молярную массу натрия Na, оксида углерода СО, оксида азота NO, медного купороса CuSO4.
- Какое количество вещества содержится в слитке серебра массой 5,4 кг?
- Какова масса воды, взятой в количестве 100 моль?
- Вычислите массу одного атома гелия Не, молекулы оксида азота NO и молекулы метана СН4.
- Вода из блюдца полностью испарилась за 10 сут. Сколько в среднем вылетало молекул с поверхности воды за 1 с, если масса воды равнялась 100 г?
- Сколько атомов содержится в стакане воды (200 г)?
- В озеро средней глубиной 20 м и площадью поверхности 10 км2 бросили кристаллик поваренной соли массой 0,01 г. Сколько атомов хлора оказалось бы в капле воды объемом 10 мм3, взятой из озера, если считать, что соль после растворения равномерно распределилась в озере?
- Сколько атомов углерода содержится в графитовом стержне длиной l = 10 см и площадью сечения S = 4 мм2? Плотность графита р = 1,6 • 103 кг/м3.
- Какую площадь S имеет поверхность золотой фольги массой m = 1 г, если толщина ее составляет n = 104 молекулярных слоев. Плотность золота р = 1,93 -104 кг/м3.
Источник
Всероссийская олимпиада школьников по химии
(муниципальный этап 2018/2019 уч. г.)
Задания 8 класс
Задача 1.
Главная роль элемента «А» в организме определяется тем, что оно отвечает за уровень гемоглобина в крови, а также входит в состав сотни ферментов, тем самым выполняя множество важных функций. Дефицит этого элемента в организме может привести к развитию серьезных заболеваний. Если ощущаете хроническую усталость, кожные покровы бледные, есть апатия и сонливость, появились судороги, обязательно проверьте уровень гемоглобина.
В 100 г яблок содержится 2,8 мг элемента «А».
- О каком элементе идет речь?
- Рассчитайте число атомов этого элемента в яблоке массой 200 г.
- Сколько яблок массой 200 г надо съесть человеку, чтобы в организм попало 3,01 · 1020 атомов этого элемента?
Задача 2.
В лаборатории имеются образцы различных металлов. Данные об этих металлах приведены в таблице.
Вещество | Число частиц N | Масса m, г | Молярная масса М г/моль | Количество вещества n, моль | Плотность ρ, г/см3 | Объем V, cм3 |
? | 37,7 · 1023 | ? | ? | ? | 7,9 | 44,24 |
? | ? | 192 | ? | 3 | 9 | ? |
? | 3,01· 1023 | ? | ? | ? | 2,7 | 5 |
- Определите какие это металлы.
- Расположите, образцы этих металлов, по возрастанию числа атомов в них, если предположить, что они взяты одинаковым объемом.
Задача 3.
Говоря на химическом языке, химик должен правильно употреблять и специальные химические понятия. Постарайтесь восстановить абзац текста, вставив вместо каждого пробела одно из предложенных понятий (слово можно изменять, вставляя в нужном падеже и числе). Некоторые слова пригодятся несколько раз, другие, возможно, не потребуются ни разу. Напишите в ответе полученный текст, подчеркните вставленные слова.
Морская вода это…(1) веществ: хлорид магния, хлорид натрия, хлорид калия и другие. Каждое из этих веществ имеет …(2) строение, которые в свою очередь состоят из …(3) разных химических …(4). Так, в составе этих веществ присутствуют …(5) хлора. Также в морской воде есть …(6) – вещество, необходимое для дыхания рыб. Его …(7) состоит из двух …(8). В воздухе этого …(9) содержится 21% по объему. Человеку и животным для дыхания необходим …(10)
Список понятий: вещество, немолекулярное, смесь, ион, простое, атом, молекула, элемент, сложное, чистое, грязное, азот, кислород.
Задача 4.
Определите простое вещество «А» в уравнениях реакций, проставьте коэффициенты.
1) А + О2 = ZnO 2) A + S = ZnS 3) A + HBr = ZnBr2 + H2
4) A + CuSO4 = ZnSO4 + Cu 5) A + NaOH + H2O = Na2 [Zn(OH)4] + H2
Задача 5
Соедините линиями различные названия одного вещества.
| А. Оксид азота (IV) | |
| Б. Оксид водорода | |
| В. Оксид углерода (IV) тв. | |
| Г. Карбонат натрия | |
| Д. Гидрокарбонат натрия | |
| Е. Оксид кремния (IV) | |
| Ж. Оксид алюминия | |
| З. Пероксид водорода | |
| И. Углерод | |
| К. Карбонат кальция |
1.Запишите: номера и буквы соответствующих названий;
2. Выпишите: названия оксидов и составьте их формулы
Всероссийская олимпиада школьников по химии
(муниципальный этап 2018/2019 уч. г.)
Задания 9 класс
Задание 1
Определите методом электронного баланса коэффициенты в уравнении окислительно – восстановительной реакции. Укажите окислитель и востановитель.
КI + H2SO4(конц) = I2 + S + K2SO4 + H2O
Задание 2
При действии на твердое вещество А соляной кислотой образуется газ Б со специфическим запахом. На воздухе он сгорает образованием нового бесцветного газа В с резким запахом. Если через раствор последнего пропустить газ Б, выпадает осадок простого вещества Г желтого цвета. Последнее может быть получено при неполном сгорании вещества Б. При нагревании смеси вещества Г с порошком двухвалентного металла (в оксиде которого массовая доля кислорода равна 19,75%) образуется исходное вещество А. Определите вещество А. Составьте уравнения всех описанных реакций.
Задача 3
Рассчитайте объем и радиус атома натрия, исходя из предположения, что атомы имеют форму шара. Плотность натрия равна 0,968 г/см3. Объем шаров составляет 72,72% от общего объема.
Задача 4
В четырех склянках без этикеток находятся растворы следующих солей: нитрат бария, нитрат свинца, иодид калия, карбонат натрия. Используя реактивы: гидроксид натрия, серную кислоту, нитрат серебра, определите какое вещество находится в той или иной склянке.
1. Составьте уравнения всех реакций.
2. Укажите признаки каждой реакции.
Задача 5.
Составьте уравнения реакций по схемам.
Назовите вещества А, В. С и Д если известно, что вещество А входит в состав воздух (массовая доля 78%)
А + О2 = В
В + О2 = С
С + Н2О = В + Д
Д + Сu = В + …
С + Сu = В + ….
Всероссийская олимпиада школьников по химии
(муниципальный этап 2018/2019 уч. г)
Задания 10 класс
Задание 1
Химический элемент состоит из двух изотопов, находящихся в атомном
отношении 16:9. Ядро первого изотопа содержит 38 нейтронов и 31 протон. Ядро второго изотопа содержит на 2 нейтрона больше. Назовите элемент и вычислите его среднюю относительную атомную массу.
(5 баллов)
Задание 2
Напишите уравнения протекающих реакций, соответствующих следующей последовательности превращений (вещества А и С – гомологи).
3 2 1 4 5 6
С2H7NO2 B A CxHy CH3Br C C3H6O
Укажите структурные формулы веществ и условия протекания
реакций (12 баллов)
Задание 3
При добавлении к 1 л бутана (200С, 1 атм) неизвестного газа объем газовой смеси увеличился в 3 раза, а ее плотность составила 1,276 г/л. Определите неизвестный газ. Как изменится плотность газовой смеси при добавлении к ней 2 л хлороводорода.
(8 баллов)
Задание 4
Смесь калия и алюминия массой 15,87 г залили 25 мл воды. В исходной смеси количество калия превышает количество алюминия в 40 раза. Рассчитайте массовые доли металлов в исходной смеси и объем газа (н.у.), который выделится после полного протекания реакций. Какой объем 0,6 М раствора соляной кислоты потребуется добавить к полученному раствору, чтобы масса выпавшего осадка максимальной. Рассчитайте массу осадка.
(10 баллов)
Задание 5
Углеводород «А», подвергаясь одновременному дегидрированию и
циклизации, превращается в соединение «Б», которое способно при нитровании образовывать взрывчатое вещество «В». При окислении вещества «Б» образуется карбоновая кислота «Г», входящая в состав сока брусники и обладающая консервирующими свойствами. Дайте названия и составьте структурные формулы всех веществ. Составьте уравнения соответствующих реакций.
Всероссийская олимпиада школьников по химии
(муниципальный этап 2018/2019 уч. г)
Задания 11 класс
Задание 1
При частичном термическом разложении хлората калия в присутствии катализатора. в результате чего выделился кислород объемом 6,72 л (в пересчете на н. у.) и образовался твердый остаток. Этот остаток прореагировал с 30 %-ным раствором нитрата серебра. При этом образовалось 170 г раствора с массовой долей нитрата серебра 10 %. Определите массу исходного образца хлората калия. (10баллов)
Задание 2
Приведите уравнения реакций, соответствующих следующей схеме (все известные вещества содержат хлор). Расшифруйте неизвестные вещества, укажите условия протекания реакций.
H2SO4(20%) Fe t0 Na2S H2O
HCl Cl2 CaOCl2 X1 X2 X3 NaClO3
(12 баллов)
Задание 3
Рассчитайте количество теплоты, которое выделится при разложении перманганата калия, если в результате реакции образовалось 64 г кислорода. Теплоты образования КMnO4, K2MnO4 и MnO2 равны 829, 1184, 521 кДж/моль соответственно. (5 баллов)
Задание 4
Металл массой 19,5 г растворили в разбавленной азотной кислоте, при этом кислота восстановилась до оксида азота (II) и было получено 250 мл 1,2 М раствора соли. Определите неизвестный металл и запишите уравнение вышеупомянутой реакции. Напишите уравнение реакции металла с концентрированной серной кислотой.
(8 баллов)
Задание 5
Вычислить концентрацию формиат – ионов в растворе, 1 л которого содержит 0,1 моль муравьиной кислоты и 0,01 моль хлороводородной кислоты, считая диссоциацию последней полной. Кд = 1,8 ·10−4
(15 баллов)
Источник
Решебник
ВСЕ
ФИЗИКА
МАТЕМАТИКА
ХИМИЯ
Задача по физике – 7196
$N$ атомов газообразного гелия находятся при комнатной температуре в кубическом сосуде, объем которого равен $1,0 см^{3}$. Найти:
а) вероятность того, что все атомы соберутся в одной половине сосуда;
б) примерное числовое значение $N$, при котором это событие можно ожидать на протяжении времени $t approx 10^{10}$ лет (возраст Вселенной).
Подробнее
Задача по физике – 7197
Найти статистический вес наиболее вероятного распределения $N = 10$ одинаковых молекул по двум одинаковым половинам сосуда. Определить также вероятность такого распределения?
Подробнее
Задача по физике – 7198
$N$ молекул идеального газа находятся в некотором сосуде. Разделим мысленно сосуд на две одинаковые половины А и В. Найти вероятность того, что в половине А сосуда окажется $n$ молекул. Рассмотреть случаи, когда $N = 5$ и $n = 0, 1, 2, 3, 4, 5$.
Подробнее
Задача по физике – 7199
В сосуде объемом $V_{0}$ находится $N$ молекул идеального газа. Найти вероятность того, что в некоторой выделенной части этого сосуда, имеющей объем $V$, окажется $n$ молекул. Рассмотреть, в частности, случай $V = V_{0}/2$.
Подробнее
Задача по физике – 7200
Идеальный газ находится при нормальных условиях. Найти диаметр сферы, в объеме которой относительная флуктуация числа молекул $eta = 1,0 cdot 10^{-3}$. Каково среднее число молекул внутри такой сферы?
Подробнее
Задача по физике – 7201
Один моль идеального газа, состоящего из одноатомных молекул, находится в сосуде при температуре $T_{0} = 300 К$. Как и во сколько раз изменится статистический вес этой системы (газа), если ее нагреть изохорически на $Delta T = 1,0 К$?
Подробнее
Задача по физике – 7202
Найти капиллярное давление:
а) в капельках ртути диаметра $d = 1,5 мкм$;
б) внутри мыльного пузырька диаметра $d = 3,0 мм$, если поверхностное натяжение мыльной воды $alpha = 45 мН/м$.
Подробнее
Задача по физике – 7203
В дне сосуда со ртутью имеется круглое отверстие диаметра $d = 70 мкм$. При какой максимальной толщине слоя ртути она еще не будет вытекать через это отверстие?
Подробнее
Задача по физике – 7204
В сосуде с воздухом при давлении $p_{0}$ находится мыльный пузырек диаметра $d$. Давление воздуха изотермически уменьшили в $n$ раз, в результате чего диаметр пузырька увеличился в $eta$ раз. Найти поверхностное натяжение мыльной воды.
Подробнее
Задача по физике – 7205
Найти давление в пузырьке воздуха диаметра $d = 4,0 мкм$, который находится в воде на глубине $h = 5,0 м$. Атмосферное давление $p_{0}$ нормальное.
Подробнее
Задача по физике – 7206
На дне пруда выделился пузырек газа диаметра $d = 4,0 мкм$. При поднятии этого пузырька к поверхности воды его диаметр увеличился в $n = 1,1$ раза. Найти глубину пруда, в данном месте. Атмосферное давление нормальное, процесс расши рения газа считать изотермическим.
Подробнее
Задача по физике – 7207
Найти разность уровней ртути в двух сообщающихся вертикальных капиллярах, диаметры которых $d_{1} = 0,50 мм$ и $d_{2} = 1,00 мм$, если краевой угол $theta = 138^{ circ}$.
Подробнее
Задача по физике – 7208
Вертикальный капилляр с внутренним диаметром 0,50 мм погрузили в воду так, что длина выступающей над поверхностью воды части капилляра оказалась $h = 25 мм$. Найти радиус кривизны мениска.
Подробнее
Задача по физике – 7209
Стеклянный капилляр длины $l = 110 мм$ с диаметром внутреннего канала $d = 20 мкм$ опустили в вертикальном положении в воду. Верхний конец капилляра запаян. Наружное давление воздуха нормальное. Какая длина $x$ капилляра должна быть погружена в воду, чтобы уровень воды в капилляре совпадал с поверхностью воды вне его?
Подробнее
Задача по физике – 7210
Вертикальный капилляр длины $l$ с запаянным верхним концом привели в соприкосновение с поверхностью жидкости, после чего она поднялась в нем на высоту $h$. Плотность жидкости $rho$, диаметр сечения внутреннего канала капилляра $d$, краевой угол $theta$, атмосферное давление $p_{0}$. Найти поверхностное натяжение жидкости.
Подробнее
Источник
Задача 62.
Вычислить массу: а) 2л Н2 при 15 °С и давлении 100,7кПа (755мм рт. ст.); 6) 1м3 N2 при 10 °С и давлении 102,9 кПа (772мм рт. ст.); в) 0,5 м3 Cl2 при 20 °С и давлении 99,9 кПа (749,3мм рт. ст.).
Решение:
Зависимость между объёмом газа, давлением и температурой выражается общим уравнением, объединяющим законы Гей-Люссака и Бойля-Мариотта:
где P и V – давление и объём газа при температуре T; P0 (101,325кПа) и V0 – давление и объём газа при нормальных условиях; T0 (273К) – абсолютная температура. Преобразуя уравнение, получим выражение для расчета объёма газов при нормальных условиях:
Рассчитаем массу каждого газа, учитывая, что мольный объём газа равен 22,4л и, зная молекулярную массу газов, получим:
Ответ: а) 0,168г; б) 1.23кг; в) 1,456кг.
Задача 63.
Определить объем, занимаемый 0,07кг N2 при 21°С и давлении 142 кПа (106 мм рт. ст.).
Решение:
Зная мольный объём и мольную массу азота (28г/моль), находим объём, который будет занимать 0,07кг (70г) азота при нормальных условиях:
Затем приведём полученный объём к температуре Т = 21оС (294К) и Р = 142кПа, используя выражение, объединяющее законы Гей-Люссака и Бойля-Мариотта:
где P и V – давление и объём газа при температуре T; P0 (101,325кПа) и V0 – давление и объём газа при нормальных условиях; (273 К) – абсолютная температура. Преобразуя уравнение, получим выражение для расчета объёма газа при заданной температуре
Ответ: 43л.
Задача 64.
Бертолетова соль при нагревании разлагается с образованием КСI и О2. Сколько литров кислорода при 0 °С и давлении 101,3 кПа можно получить из 1 моля КСIО3?
Решение:
Уравнение реакции термического разложения бертолетовой соли имеет вид:
Из уравнения реакции следует, что из двух молей бертолетовой соли образуется три моля кислорода, т.е. из одного моля соли образуется полтора моля кислорода (2:3 = 1:х; x = 1.3/2 = 1,5моль).
Объём кислорода при нормальных условиях (T0 =0 °С и P0 =101.325кПа) можно рассчитать по формуле:
V(B) – объём газа, л;
(B) – количество газа, моль;
V(M) – мольный объём, 22,4л.
Тогда
V(кислорода) = 1,5 . 22,4 = 33,6л.
Ответ: 33,6л.
Задача 65.
Сколько молей содержится в 1м3 любого газа при нормальных условиях?
Решение:
Зная, что один моль любого газа при нормальных условиях (Т0 =0 °С и Р0 =101.325 кПа) занимает 22,4л, рассчитаем количество молей газа в 1м3 (1000 л) из пропорции:
Ответ: 44,64моль.
Задача 66.
Чему равно атмосферное давление на вершине Казбека, если при 0 °С масса 1л взятого там воздуха равна 700 мг?
Решение:
Мольная масса воздуха равна 29 г/моль. Нормальными условиями для газов являются температура 0 °С и давление 101,325 кПа (760 мм рт ст.). Масса одного литра воздуха при нормальных условиях равна 1296,64 мг:
Теперь рассчитаем атмосферное давление на вершине Казбека из пропорции:
Ответ: 54,7к Па (410,3 мм рт. ст.).
Задача 67.
При взаимодействии одного объема СО и одного объема Сl2 образуется один объем фосгена. Установить формулу фосгена.
Решение:
По условию задачи выходит, что из молекулы угарного газа и одной молекулы хлора образуется одна молекула фосгена. Так как молекула угарного газа СО состоит из одного атома углерода и одного атома кислорода, а молекула хлора Cl2 состоит из двух атомов хлора, то, следовательно, молекула фосгена будет состоять из одного атома углерода, одного атома кислорода и двух атомов хлора. Тогда формула фосгена будет иметь вид: CCl2O.
Уравнение реакции будет иметь вид:
СО + Cl2 → ССl2O.
Ответ: ССl2O.
Задача 68.
Какой объем СО2 получается при сгорании 2л бутана? Объемы обоих газов измерены при одинаковых условиях.
Решение:
Уравнение реакции горения бутана имеет вид:
2С4Н10 + 13О2 = 8СО2 + 10Н2О
Из уравнения реакции следует, что при сгорании одного моля бутана образуется четыре моля углекислого газа. Известно, что при одинаковых условиях одинаковое количество газов занимают одинаковый объём. Один моль любого газа при нормальных условиях занимает объём в 22,4 л.
Исходя, из этих утверждений рассчитаем объём выделившегося углекислого газа при сгорании 2 л бутана, составив пропорцию:
Ответ: 8л.
Задача 69.
В замкнутом сосуде при 120°С и давлении 600 кПа находится смесь, состоящая из трех объемов О2 и одного объема СН4. Каково будет давление в сосуде, если взорвать смесь и привести содержимое сосуда к первоначальной температуре?
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Из уравнения реакции следует, что из одной молекулы метана и двух молекул кислорода образуются одна молекула углекислого газа и две молекулы воды, т. е. реакция протекает без изменения объёма. Начальный объём системы состоял из одного объёма метана и трёх объёмов кислорода, после реакции в системе остался один объём не прореагировавшего кислорода и три объёма продуктов реакции (один объём метана и два объёма паров воды). Поскольку реакция протекает без изменения объёма, а по окончании реакции содержимое сосуда приводится к первоначальной температуре, а общее число молекул газов не изменилось, то давление в системе останется прежним, т. е. 600 кПа.
Ответ: не изменится.
Задача 70. После взрыва 0,020 л смеси водорода с кислородом осталось 0,0032 л кислорода. Выразить в процентах по объему первоначальный состав смеси.
Решение:
Находим объём газов, вступивших в реакцию:
0,020 – 0,0032 = 0,0168 л.
Уравнение реакции горения водорода имеет вид:
2Н2 + О2 = 2Н2О
При взаимодействии водорода с кислородом из двух молекул водорода и одной молекулы кислорода получаются две молекулы воды, следовательно, из трёх молекул образовавшихся газов одна молекула будет принадлежать кислороду. Таким образом, объём кислорода, вступившего в реакцию, будет составлять одну треть объёма смеси газов – продуктов реакции. Отсюда количество кислорода, вступившего в реакцию, составляет 0,00565 л (0 0168/3 = 0,0056).
Следовательно, общее количество кислорода до реакции составляло 0,0088л (0,0056 + 0,0032 = 0,0088).
Тогда содержимое водорода до реакции составляло 0,0112л (0,02 – 0,0088 = 0.0112).
Рассчитаем в процентах первоначальный состав газовой смеси:
Ответ: 56%Н2; 44%О2.
Источник