Для того чтобы определить, сколько ионов хлора (Cl⁻) окажется в стакане воды объемом 200 см³ из озера, нужно последовательно выполнить следующие шаги:
Вычислить объем озера. Площадь поверхности озера (S) составляет 1 км², что равняется 1,000,000 м². Средняя глубина (h) озера равна 10 м. Объем озера (V_озера) можно вычислить по формуле: \[ V_{озера} = S \times h = 1,000,000 \, \text{м}^2 \times 10 \, \text{м} = 10,000,000 \, \text{м}^3. \]
Перевести объем озера в литры. 1 м³ = 1000 литров, следовательно: \[ V_{озера} = 10,000,000 \, \text{м}^3 \times 1000 = 10,000,000,000 \, \text{л}. \]
Перевести массу соли в граммы. Масса кристаллика NaCl равна 23 мг: \[ m = 23 \, \text{мг} = 0.023 \, \text{г}. \]
Изучить, сколько моль NaCl в этой массе. Используем молярную массу NaCl (M = 58 г/моль): \[ n_{NaCl} = \frac{m}{M} = \frac{0.023 \, \text{г}}{58 \, \text{г/моль}} \approx 0.0003966 \, \text{моль}. \]
Найти количество ионов Cl⁻. Каждый моль NaCl распадается на один моль ионов Na⁺ и один моль ионов Cl⁻, поэтому общее количество ионов Cl⁻ будет равно количеству молей NaCl: \[ n_{Cl^-} = n_{NaCl} \approx 0.0003966 \, \text{моль}. \]
Перевести количество ионов в количество частиц. Используем число Авогадро (N_A ≈ 6.022 × 10²³ частиц/моль): \[ N_{Cl^-} = n_{Cl^-} \times N_A = 0.0003966 \, \text{моль} \times 6.022 \times 10^{23} \, \text{частиц/моль} \approx 2.39 \times 10^{20} \, \text{ионы}. \]
Вычислить концентрацию ионов Cl⁻ в озере. Теперь определим, сколько ионов Cl⁻ будет в стакане воды объемом 200 см³ (= 0.2 литра). Концентрация (C) ионов Cl⁻ в озере будет: \[ C_{Cl^-} = \frac{N_{Cl^-}}{V_{озера}} = \frac{2.39 \times 10^{20} \, \text{ионы}}{10,000,000,000 \, \text{л}} \approx 2.39 \times 10^{10} \, \text{ионы/л}. \]
Определить количество ионов в 200 см³ воды: \[ N_{Cl^- \, в \, 200 \, см³} = C_{Cl^-} \times V = 2.39 \times 10^{10} \, \text{ионы/л} \times 0.2 \, \text{л} \approx 4.78 \times 10^{9} \, \text{ионы}. \]
Таким образом, в стакане воды объемом 200 см³ окажется примерно 4.78 миллиарда ионов хлора (Cl⁻).
