Что тяжелее: 3×10²³ молекул озона или столько же молекул кислорода? Ответ подтвердить расчётами.

Сравнивать нужно массы одинакового числа молекул. При одинаковом количестве молекул масса пропорциональна массе одной молекулы, то есть молярной массе вещества (потому что $m = nM$, а $n = \frac{N}{N_A}$).

1) Дано

• Число молекул: $N = 3 \times 10^{23}$

• Постоянная Авогадро: $N_A \approx 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{моль}^{-1}$

• Формулы:

  • Озон: $O_3$

  • Кислород: $O_2$

• Атомная (молярная) масса кислорода: $16\ \text{г/моль}$

2) Найдём количество вещества (в молях) для каждого случая

Так как число молекул одинаково, количество вещества одинаково:

Значит, и для $O_3$, и для $O_2$:

3) Молярные массы

• Для озона:

• Для кислорода:

4) Массы образцов

Формула: $\ m = nM$

Масса $3\times 10^{23}$ молекул озона

Масса $3\times 10^{23}$ молекул кислорода

5) Сравнение

То есть при одинаковом числе молекул озон тяжелее в 1,5 раза.

Итог

Тяжелее $3\times 10^{23}$ молекул озона $O_3$, потому что при одинаковом количестве молекул масса определяется молярной массой:
$M(O_3)=48\ \text{г/моль}$ больше, чем $M(O_2)=32\ \text{г/моль}$.
Численно: $m(O_3)\approx 23{,}9\ \text{г}$, $m(O_2)\approx 15{,}9\ \text{г}$.