Чтобы решить эту задачу, давайте разложим её на несколько шагов и поймем, как связаны молекулы и атомы в химии.
Шаг 1: Определяем количество атомов кислорода в углекислом газе (CO₂)
Количество вещества газа:
- У нас есть 22.4 литра углекислого газа (CO₂). При нормальных условиях (н.у., 0 °C и 1 атм) 1 моль любого газа занимает 22.4 литра.
- Следовательно, в 22.4 литрах CO₂ содержится 1 моль CO₂.
Количество атомов кислорода в одном моле CO₂:
- Молекула углекислого газа (CO₂) содержит один атом углерода и два атома кислорода.
- Таким образом, в 1 моле CO₂ содержится 2 моль атомов кислорода.
Считаем количество атомов:
- В одном моле вещества содержится \(6.022 \times 10^{23}\) частиц (число Авогадро).
- Значит, количество атомов кислорода в 1 моле CO₂:
\[ 2 \text{ моль O} \times 6.022 \times 10^{23} \text{ атомов/mоль} = 1.2044 \times 10^{24} \text{ атомов O} \]
Шаг 2: Определяем, сколько вещества воды (H₂O) необходимо для такого же количества атомов кислорода
Состав молекулы воды:
- Вода (H₂O) содержит два атома водорода и один атом кислорода.
- Таким образом, в 1 моле воды содержится 1 моль атомов кислорода.
Считаем количество молей воды:
- Для того чтобы достичь того же количества атомов кислорода, что и в углекислом газе (то есть \(1.2044 \times 10^{24}\) атомов O), нам нужно рассчитать количество молей воды:
\[ x \text{ моль H₂O} = \frac{1.2044 \times 10^{24} \text{ атомов O}}{6.022 \times 10^{23} \text{ атомов/mоль}} = 2 \text{ моль H₂O} \]
Шаг 3: Переводим количество молей в объем
- Объем воды:
- Один моль воды при нормальных условиях имеет массу \(18 \, \text{г}\) (так как M(H) = 1 г/моль, M(O) = 16 г/моль).
- Поэтому 2 моля воды имеют массу:
\[ 2 \text{ моль H₂O} \times 18 \text{ г/моль} = 36 \text{ г H₂O} \]
- Перевод в объем:
- Плотность воды приближённо равна \(1 \, \text{г/см}^3\), значит 36 г воды занимают объём:
\[ 36 \, \text{г} \approx 36 \, \text{см}^3 = 0.036 \, \text{л} \]
Ответ:
Таким образом, для того чтобы получить такое же количество атомов кислорода, сколько находится в 22.4 л углекислого газа, необходимо примерно 36 см³ (или 0.036 литра) воды.