Сколько молекул содержат 4,48 л водорода? Почему находим V(H₂)? И откуда взялось 22,4?

Ответы на вопрос

Отвечает Лукин Никита.

Сначала просто ответ, потом разбор «почему так».

1. Сколько молекул в 4,48 л водорода?

По умолчанию в таких задачах объём газа дан при нормальных условиях (н.у.):
$T = 0^\circ C = 273\ \text{K}$ , $p = 1\ \text{атм}$ .

Известно, что при н.у.:

1 моль любого газа занимает объём 22,4 л.

Это и есть заветные 22,4 л/моль.

Находим количество вещества водорода:

n(\text{H}_2) = \frac{V}{V_m} = \frac{4{,}48\ \text{л}}{22{,}4\ \text{л/моль}} = 0{,}2\ \text{моль}

Теперь число молекул (точнее, молекул H₂) через число Авогадро:

N = n \cdot N_A = 0{,}2 \cdot 6{,}02 \cdot 10^{23} \approx 1{,}2 \cdot 10^{23}

Ответ: в 4,48 л водорода (при н.у.) содержится примерно
$\boxed{1{,}2 \cdot 10^{23}}$ молекул H₂.

2. Почему вообще используем именно $V(\text{H}_2)$ и куда тут 22,4?

Почему работаем с объёмом водорода?

В задаче тебе дан объём газа (4,48 л).
Чтобы перейти к числу молекул, нам нужно сначала найти количество вещества $n$ , потому что:

N = n \cdot N_A

А количество вещества газа связано с объёмом через молярный объём:

n = \frac{V}{V_m}

Поэтому логика такая:

объём → количество вещества → число молекул.

Вот почему «находим (V(\text{H}_2)\»/работаем с объёмом: это то, что нам дано, и через него мы «добираемся» до молекул.

3. Откуда вообще берётся число 22,4 л?

Число 22,4 л — это молярный объём газа при нормальных условиях, то есть объём, который занимает 1 моль любого идеального газа при 0 °C и 1 атм.

Это следует из уравнения Менделеева–Клапейрона (идеального газа):

pV = nRT

Берём 1 моль газа ( $n = 1$ ), давление 1 атм, температура 273 K. Тогда:

V_m = \frac{V}{n} = \frac{RT}{p}

Если подставить численные значения (R в подходящих единицах, T = 273 K, p = 1 атм), получается примерно:

V_m \approx 22{,}4\ \text{л/моль}

Очень важный момент:
22,4 л/моль — это не свойство именно водорода, а свойство ЛЮБОГО газа при н.у.
То есть 1 моль H₂, 1 моль O₂, 1 моль N₂, 1 моль CO₂ и т. д. — все при н.у. занимают примерно 22,4 л.

Поэтому, раз нам дан объём водорода при н.у., мы спокойно пользуемся:

n(\text{H}_2) = \frac{4{,}48}{22{,}4} = 0{,}2\ \text{моль }

и дальше выходим на число молекул через число Авогадро.

Итого:

22,4 л — молярный объём газа при нормальных условиях (из уравнения идеального газа).
Используем объём H₂, потому что через него находим количество вещества.
Число молекул в 4,48 л H₂ при н.у. ≈ $1{,}2 \cdot 10^{23}$ .

Топ вопросов за вчера в категории Химия

Последние заданные вопросы в категории Химия