5. Сравните число молекул: а) в 1 г водорода и 1 г кислорода; б) водорода и 1 л кислорода; в) в 1 моль водорода и 1 моль кислорода.

Решение:

Для сравнения числа молекул будем использовать число Авогадро \( N_A \approx 6.02 \times 10^{23} \; \text{моль}^{-1} \).

а) Сравним число молекул в 1 г водорода (H2) и 1 г кислорода (O2):

Молярная масса водорода \( M(\text{H}_2) = 2 \cdot 1 \; \text{г/моль} = 2 \; \text{г/моль} \).

Количество вещества водорода:

\( \nu(\text{H}_2) = \frac{1 \; \text{г}}{2 \; \text{г/моль}} = 0.5 \; \text{моль} \).

Число молекул водорода:

\( N(\text{H}_2) = \nu(\text{H}_2) \cdot N_A = 0.5 \; \text{моль} \cdot N_A = 0.5 N_A \).

Молярная масса кислорода \( M(\text{O}_2) = 2 \cdot 16 \; \text{г/моль} = 32 \; \text{г/моль} \).

Количество вещества кислорода:

\( \nu(\text{O}_2) = \frac{1 \; \text{г}}{32 \; \text{г/моль}} = \frac{1}{32} \; \text{моль} \).

Число молекул кислорода:

\( N(\text{O}_2) = \nu(\text{O}_2) \cdot N_A = \frac{1}{32} \; \text{моль} \cdot N_A = \frac{1}{32} N_A \).

Сравним число молекул:

\( \frac{N(\text{H}_2)}{N(\text{O}_2)} = \frac{0.5 N_A}{\frac{1}{32} N_A} = \frac{0.5}{\frac{1}{32}} = 0.5 \cdot 32 = 16 \).

Число молекул водорода в 1 г в 16 раз больше, чем число молекул кислорода в 1 г.

б) Сравним число молекул в 1 г водорода и 1 л кислорода (при н. у.):

Число молекул в 1 г водорода мы уже рассчитали: \( N(\text{H}_2) = 0.5 N_A \).

Объём 1 л кислорода (при н. у.):

Количество вещества кислорода:

\( \nu(\text{O}_2) = \frac{V}{V_m} = \frac{1 \; \text{л}}{22.4 \; \text{л/моль}} \approx 0.0446 \; \text{моль} \).

Число молекул кислорода:

\( N(\text{O}_2) = \nu(\text{O}_2) \cdot N_A \approx 0.0446 \; \text{моль} \cdot N_A \approx 0.0446 N_A \).

Сравним число молекул:

\( \frac{N(\text{H}_2)}{N(\text{O}_2)} = \frac{0.5 N_A}{0.0446 N_A} \approx \frac{0.5}{0.0446} \approx 11.2 \).

Внимание: В задании, возможно, была опечатка и имелось в виду сравнение 1 г водорода и 1 моль кислорода, или 1 л водорода и 1 л кислорода. Если сравнивать 1 г H2 и 1 л O2, то число молекул H2 примерно в 11.2 раза больше.

Если предположить, что в пункте б) сравнивается 1 л водорода и 1 л кислорода (при н. у.):

При одинаковых объёмах газов (при одинаковых условиях) число молекул равно (по закону Авогадро).

в) Сравним число молекул в 1 моль водорода и 1 моль кислорода:

По определению моля, 1 моль любого вещества содержит число молекул, равное числу Авогадро ( \( N_A \) ).

Следовательно, число молекул в 1 моль водорода равно \( N_A \), и число молекул в 1 моль кислорода равно \( N_A \).

Число молекул в 1 моль водорода равно числу молекул в 1 моль кислорода.

Ответ: а) Число молекул водорода больше в 16 раз; б) Если сравнивать 1 г водорода и 1 л кислорода, то число молекул водорода больше примерно в 11.2 раза. Если сравнивать 1 л водорода и 1 л кислорода (при н. у.), то число молекул равно; в) Число молекул в 1 моль водорода равно числу молекул в 1 моль кислорода.