水分子2.0 mol中に含まれる水素原子の物質量[mol]とその数を求めます。また、酸素原子の数と、含まれる原子の総数を求めます。

1. 問題の内容

水分子2.0 mol中に含まれる水素原子の物質量[mol]とその数を求めます。また、酸素原子の数と、含まれる原子の総数を求めます。

2. 解き方の手順

* 水分子（$H_2O$）1分子には、水素原子が2個、酸素原子が1個含まれています。

* 2.0 molの水分子に含まれる水素原子の物質量を計算します。

$2.0 \text{ mol} \ H_2O \times \frac{2 \text{ mol} \ H}{1 \text{ mol} \ H_2O} = 4.0 \text{ mol} \ H$

したがって、水素原子は4.0 molです。

* 水分子2.0 molに含まれる酸素原子の物質量を計算します。

$2.0 \text{ mol} \ H_2O \times \frac{1 \text{ mol} \ O}{1 \text{ mol} \ H_2O} = 2.0 \text{ mol} \ O$

したがって、酸素原子は2.0 molです。

* アボガドロ定数 $N_A$ を $6.022 \times 10^{23} \text{ mol}^{-1}$ とします。水素原子の数を求めます。

$4.0 \text{ mol} \times 6.022 \times 10^{23} \text{ mol}^{-1} = 2.4088 \times 10^{24}$個

よって水素原子の数は、$2.4 \times 10^{24}$個です。

* 酸素原子の数を求めます。

$2.0 \text{ mol} \times 6.022 \times 10^{23} \text{ mol}^{-1} = 1.2044 \times 10^{24}$個

よって酸素原子の数は、$1.2 \times 10^{24}$個です。

* 原子の総数を求めます。

水素原子の数 $2.4088 \times 10^{24}$個 と 酸素原子の数 $1.2044 \times 10^{24}$個 を足し合わせます。

$2.4088 \times 10^{24} + 1.2044 \times 10^{24} = 3.6132 \times 10^{24}$個

したがって、原子の総数は、$3.6 \times 10^{24}$個です。

3. 最終的な答え

水素原子の物質量：4.0 mol

水素原子の数：$2.4 \times 10^{24}$個

酸素原子の数：$1.2 \times 10^{24}$個

原子の総数：$3.6 \times 10^{24}$個