Вычислите, какое количество молекул и молей содержится в 4 г газа метана (CH4). Определите объём, занимаемый данным количеством вещества (при н. у.).

Для решения этой задачи необходимо выполнить несколько шагов, связанных с химическими расчетами.

1. Найдем количество молей метана.

Молекулярная масса метана (CH₄) рассчитывается как сумма масс атомов углерода и водорода в молекуле. Атомная масса углерода — 12 г/моль, а атомная масса водорода — 1 г/моль. Молекулярная масса метана будет:

Теперь можно найти количество молей метана в 4 г вещества, используя формулу:

где:

• $n$ — количество молей,

• $m$ — масса вещества,

• $M$ — молекулярная масса.

Подставляем значения:

Таким образом, в 4 г метана содержится 0.25 моль вещества.

2. Найдем количество молекул.

Для того чтобы найти количество молекул, используем число Авогадро ($N_A = 6.022 \times 10^{23}$ молекул/моль). Количество молекул в 0.25 моль метана можно найти по формуле:

Подставляем значения:

Таким образом, в 4 г метана содержится $1.5055 \times 10^{23}$ молекул.

3. Найдем объем, занимаемый этим количеством вещества при нормальных условиях.

При нормальных условиях (н. у.) молекулы любого идеального газа занимают объем 22.4 литра на моль. То есть, 1 моль метана занимает 22.4 литра. Для 0.25 моль метана объем будет:

Таким образом, объем, занимаемый 4 г метана при нормальных условиях, равен 5.6 литра.

Ответ:

• Количество молей метана в 4 г — 0.25 моль.

• Количество молекул — $1.5055 \times 10^{23}$ молекул.

• Объем, занимаемый метаном при нормальных условиях — 5.6 литра.