Яку кількість атомів карбону містить одна молекула алкану, якщо для спалювання 3 літрів цього алкану витрачається

Для решения этой задачи, мы будем использовать принцип Авогадро и информацию о подсчете атомов в молекуле.

1. По принципу Авогадро, одна моль любого вещества содержит одинаковое количество частиц (атомов, молекул и т.д.), равное постоянной Авогадро, примерно \(6,02 \times 10^{23}\) частиц.

2. Рассчитаем количество молекул алкана, содержащихся в 3 литрах (объеме) этого вещества. Для этого мы должны знать концентрацию данного алкана в растворе или газе. Обозначим его концентрацию как \(C\). Предположим, что у нас есть шкала стандартных условий (0°C и 1 атмосфера), где мы проводим измерения. Из уравнения состояния идеального газа (УСИГ) \(PV = nRT\) (где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - газовая постоянная и T - температура МКС) мы знаем, что количество вещества \(n\), выраженное в молях, равно:

\[ n = \frac{{PV}}{{RT}} \]

3. Теперь давайте подставим известные значения в формулу:

Мы знаем, что объем алкана составляет 3 литра, поэтому \( V = 3 \) литра.
Температура в стандартных условиях 0°C равна 273 K, поэтому \( T = 273 \) K.
Газовая постоянная \( R = 0,0821 \) (л \cdot атм) / (моль \cdot K).

\[ n = \frac{{(3 \ \text{литра}) \cdot (1 \ \text{атмосфера})}}{{(0,0821 \ \text{(л} \cdot \text{атм}) \ \text{моль}^{-1} \cdot \text{K}^{-1}) \cdot (273 \ \text{К})}} \]

4. Рассчитаем количество молей алкана, зная, что объем одной моли газа равен \(22,4\) литра:

\[ \text{моли} = \frac{{3 \ \text{литра}}}{{22,4 \ \text{литра/моль}}} \]

5. Зная, что одна моль алкана содержит столько же молекул, сколько и атомов углерода в молекуле, мы можем определить количество атомов углерода.

6. Атом углерода имеет атомную массу приблизительно равную \(12 \ \text{г/моль}\), так как его атомная масса по таблице Менделеева \(12,01 \ \text{г/моль}\).

Теперь, чтобы найти количество атомов углерода, мы можем использовать следующую формулу:

\[ \text{количество атомов углерода} = \text{количество молекул алкана} \times \text{количество углерода в одной молекуле} \]

Общая идея в решении этой задачи состоит в том, чтобы преобразовать известные данные в единицу измерения (молекулы алкана), которую мы можем использовать для вычисления количества атомов углерода.