Постоянная Авогадро. Вычисление массы отдельных атомов и молекул

Одна из универсальных констант в физике и химии – число молекул в моле простого или сложного вещества и число атомов в моле атомов элемента – называется постоянной Авогадро и составляет 6,02∙10²³.

Постоянная Авогадро дает возможность вычислить массу одной молекулы или атома, а также число молекул в определенном количестве массы.

Пример 1. Вычислить в граммах массу молекулы нафталина С₁₀Н₈.

Решение

m =?

M = 128 г/моль m = = = 2,1∙10 ^-22 г.

N_A = 6,02∙10²³

N = 1

Ответ. Масса молекулы нафталина С₁₀Н₈ равна 2,1∙10^-22 г.

Пример 2. Сколько молекул содержится в 1 мл газа при -23 ^оС и 2,53 кПа?

Решение

V = 1 мл

t = -23 ^oC V_{н. у.} = = = 0,0273 мл,

p = 2,53 кПа

Т_{н. у.} = 273 К N = = = 7,3∙10¹⁷.

Р_{н. у.} = 101,3 кПа

N_A = 6,02∙10²³

V_м = 22,4 л

Ответ. В 1 мл газа при -23 ^оС и 2,53 кПа содержится 7,3∙10¹⁷ молекул.

Постоянная Авогадро позволяет установить соотношение между дольной единицей массы – граммом и углеродной единицей.

Масса моля изотопа углерода ¹²С составляет 12 г и содержит 6,02∙10²³ атомов; масса одного атома углерода равна г, а масса 1/12 его, т. е. углеродной единицы, составит

= = 1,66∙10^-24 г.

Задачи

101. Вычислить в граммах массу молекулы СО₂.

102. Сколько молекул содержится в 1 мл любого газа, измеренного при нормальных условиях (0 ^оС, 101,3 кПа)?

103. Вычислить число молекул в 1 мл газа при разрежении 13,3∙10^-12 Па и температуре 0 ^оС.

104. Выразить в граммах: а) массу 1∙10²² углеродных единиц; б) массу электрона, составляющую 0,00055 углеродной единицы.

105. Масса 1 л газа (0 ^оС, 101,3 кПа) составляет 1,25 г; вычислить: а) мольную массу газа; б) массу молекулы газа.

106. Сопоставить число молекул, содержащееся в 1 г H₂SO₄ с числом молекул, содержащимся в 1 г HNO₃. В каком случае и во сколько раз число молекул больше?

107. Масса α-частицы составляет 4,002 углеродных единицы. Во сколько раз α-частица тяжелее электрона (см. задачу 104)?

108. В какой массе азота содержится 10²⁴ молекул?

109. В каком объеме хлора (0 ^оС, 101,3 кПа) содержится 10²⁰ молекул?

110. Сколько лет потребуется для того, чтобы пересчитать количество молекул, которое содержится в 1 г воды, если отсчитывать по одной молекуле в секунду? (Считать год равным 365 дням.)

111. Сколько лет потребуется для того, чтобы из заполненного гелием (0 ^оС, 101,3 кПа) ампулы емкостью 1 мм³ полностью эвакуировать весь газ со скоростью 10⁶ атомов в секунду?

112. Какое число молекул содержат 0,01 моля кислорода и 1/25 эквивалента кислорода?

113. Сколько молекул кислорода и сколько молекул аргона содержит 1 мл воздуха при нормальных условиях? Воздух содержит 0,93 % аргона по объему.

114. 100 л воздуха содержат 0,0006 мл ксенона. В каком объеме воздуха при нормальных условиях содержится 10¹⁰ молекул ксенона?

115. Содержание радона в воздухе оценивается величиной 6∙10^-18 % по объему. В каком приблизительно объеме воздуха (0 ^оС, 101,3 кПа) содержится одна молекула радона?

116. Определите число молекул СН₃СООН, содержащихся в 6 г этого вещества.

117. Определите число атомов хлора, содержащихся в 0,25 моль газообразного хлора.

118. Определите число атомов углерода, содержащихся в 0,01 моль пропана.

119. Определите массу водорода, содержащуюся в 3,01^.10²⁴ молекул метана.

120. Определите, в каком количестве озона содержится 5,412^.10²⁴ атомов.

121. Определите число атомов хлора, содержащихся в 5,65 моль газообразного хлорида водорода.

122. Определите число атомов натрия, содержащегося в 0,04 моль оксида натрия.

123. Определите число атомов хлора, содержащихся в 2,67 г хлорида алюминия.

124. Для одного и того же количества вещества определите, во сколько раз число атомов кислорода в гидрокарбонате калия больше, чем в диоксиде углерода.

125. Вычислить в граммах массу двух молекул сероводорода.