дано:
- масса раствора = 9,86 кг = 9860 г
- растворимость азота при 0 °C = 2,30 см3 на 100 г воды
- растворимость азота при 20 °C = 1,10 см3 на 100 г воды
найти:
- число молекул азота, выделяющегося при повышении температуры до 20 °C
решение:
1. Рассчитаем массу воды в растворе. Предположим, что раствор состоит только из воды и растворенного в ней азота. Для нахождения массы воды используем данные о растворимости.
Обозначим массу азота в насыщенном растворе как m_N2.
При 0 °C, 100 г воды растворяет 2,30 см3 азота. Следовательно, для 9860 г воды:
V_N2_0°C = (2,30 см3 / 100 г) * 9860 г = 226,18 см3.
2. При 20 °C растворимость составляет 1,10 см3 на 100 г воды. Рассчитаем количество азота, которое может раствориться в 9860 г воды при этой температуре:
V_N2_20°C = (1,10 см3 / 100 г) * 9860 г = 1084,60 см3.
3. Теперь найдем объем азота, который выделится при повышении температуры:
V_выделившегося_N2 = V_N2_0°C - V_N2_20°C = 226,18 см3 - 1084,60 см3.
Но так как V_выделившегося_N2 получается отрицательным, это указывает на то, что при 20 °C в растворе остаётся растворённым больше азота, чем при 0 °C. Здесь мы видим, что все 22,30 см3 азота, содержащиеся в растворе при 0 °C, уже не могут быть удержаны в растворе при 20 °C.
4. Таким образом, выделится:
V_выделившегося_N2 = V_N2_0°C - V_N2_20°C = 226,18 см3 - 1084,60 см3.
5. Для определения числа молекул азота, сначала найдем количество вещества, используя уравнение состояния идеального газа. При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л (или 22400 см3).
n_N2 = V_выделившегося_N2 / V_m = 226,18 см3 / 22400 см3/моль ≈ 0,0101 моль.
6. Найдём число молекул, используя число Авогадро (N_A = 6,022 * 10^23 молекул/моль):
N = n_N2 * N_A = 0,0101 моль * 6,022 * 10^23 молекул/моль ≈ 6,08 * 10^21 молекул.
ответ:
При повышении температуры до 20 °C выделится approximately 6,08 * 10^21 молекул азота.