Номер А, страница 63 - гдз по химии 8 класс учебник Усманова, Сакарьянова

A

1. Дайте определение относительной плотности.

2. Определите плотности (г/л) газов (н. у.): $Cl_2$, $CH_4$, $CO_2$, $H_2$.

3. Определите относительную плотность по водороду и воздуху следующих газов: аммиака $NH_3$, хлороводорода $HCl$, сернистого газа $SO_2$, сероводорода $H_2S$.

4. Если масса 1 л газа (н. у.) равна 1,429 г, рассчитайте относительную молекулярную массу этого газа и относительную плотность по водороду.

1. Для решения этой задачи необходимо рассчитать, какой объем водорода $H_2$ выделится при разложении 20 г каждого из предложенных веществ. Согласно закону Авогадро, при одинаковых условиях (температуре и давлении) объемы газов относятся так же, как их количества вещества (в молях). Поэтому для ответа на вопрос достаточно сравнить количество вещества $n(H_2)$, полученное в каждой реакции.

Дано:

Масса каждого исходного вещества $m = 20$ г.

Найти:

Расположить вещества A, B, C, D, E в порядке убывания объема (и, соответственно, количества вещества) выделившегося водорода.

Решение:

1. Запишем сбалансированные уравнения реакций и рассчитаем молярные массы (M) исходных веществ. Для расчетов используем относительные атомные массы: $Ar(H)=1, Ar(C)=12, Ar(N)=14, Ar(O)=16$.

A. H₂O: $2H_2O \rightarrow 2H_2 + O_2$. $M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18$ г/моль.

B. CH₄: $2CH_4 \rightarrow C_2H_2 + 3H_2$. $M(CH_4) = 12 + 4 \cdot 1 = 16$ г/моль.

C. NH₃: $2NH_3 \rightarrow N_2 + 3H_2$. $M(NH_3) = 14 + 3 \cdot 1 = 17$ г/моль.

D. C₂H₄: $C_2H_4 \rightarrow C_2H_2 + H_2$. $M(C_2H_4) = 2 \cdot 12 + 4 = 28$ г/моль.

E. C₂H₆: $C_2H_6 \rightarrow C_2H_4 + H_2$. $M(C_2H_6) = 2 \cdot 12 + 6 = 30$ г/моль.

2. Рассчитаем количество вещества $n$ для 20 г каждого реагента по формуле $n = m/M$.

A. $n(H_2O) = \frac{20 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} \approx 1.111$ моль.

B. $n(CH_4) = \frac{20 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} = 1.25$ моль.

C. $n(NH_3) = \frac{20 \text{ г}}{17 \text{ г/моль}} \approx 1.176$ моль.

D. $n(C_2H_4) = \frac{20 \text{ г}}{28 \text{ г/моль}} \approx 0.714$ моль.

E. $n(C_2H_6) = \frac{20 \text{ г}}{30 \text{ г/моль}} \approx 0.667$ моль.

3. Используя стехиометрические коэффициенты из уравнений реакций, найдем количество вещества выделившегося водорода $n(H_2)$.

A. Из $2H_2O \rightarrow 2H_2$ следует, что $n(H_2) = n(H_2O) \approx 1.111$ моль.

B. Из $2CH_4 \rightarrow 3H_2$ следует, что $n(H_2) = \frac{3}{2} n(CH_4) = 1.5 \cdot 1.25 \text{ моль} = 1.875$ моль.

C. Из $2NH_3 \rightarrow 3H_2$ следует, что $n(H_2) = \frac{3}{2} n(NH_3) = 1.5 \cdot \frac{20}{17} \text{ моль} \approx 1.765$ моль.

D. Из $C_2H_4 \rightarrow H_2$ следует, что $n(H_2) = n(C_2H_4) \approx 0.714$ моль.

E. Из $C_2H_6 \rightarrow H_2$ следует, что $n(H_2) = n(C_2H_6) \approx 0.667$ моль.

4. Сравним полученные количества вещества водорода и расположим их по убыванию:

$n_B(H_2) = 1.875$ моль > $n_C(H_2) \approx 1.765$ моль > $n_A(H_2) \approx 1.111$ моль > $n_D(H_2) \approx 0.714$ моль > $n_E(H_2) \approx 0.667$ моль.

Таким образом, порядок по убыванию объема водорода: B > C > A > D > E.

Этому порядку соответствует вариант ответа 3.

Ответ: 3.

2. В этой задаче требуется расположить вещества по убыванию их массы, необходимой для реакции с одним и тем же объемом водорода. По закону Авогадро, равные объемы газов при одинаковых условиях содержат равное число молекул. Поэтому "один объем водорода" можно принять за условное количество вещества, например, 1 моль, и рассчитать массу каждого реагента для реакции с 1 моль $H_2$.

Дано:

Количество вещества водорода $n(H_2) = 1$ моль (условно).

Найти:

Расположить вещества A, B, C, D, E по убыванию массы, необходимой для реакции с 1 моль $H_2$.

Решение:

1. Запишем сбалансированные уравнения реакций и рассчитаем молярные массы (M) реагентов. Используем относительные атомные массы: $Ar(H)=1, Ar(C)=12, Ar(O)=16, Ar(N)=14, Ar(Cl)=35.5, Ar(Cu)=63.5$.

A. CuO: $CuO + H_2 \rightarrow Cu + H_2O$. $M(CuO) = 63.5 + 16 = 79.5$ г/моль.

B. N₂: $N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3$. $M(N_2) = 2 \cdot 14 = 28$ г/моль.

C. O₂: $O_2 + 2H_2 \rightarrow 2H_2O$. $M(O_2) = 2 \cdot 16 = 32$ г/моль.

D. C₂H₂: $C_2H_2 + 2H_2 \rightarrow C_2H_6$. $M(C_2H_2) = 2 \cdot 12 + 2 = 26$ г/моль.

E. Cl₂: $Cl_2 + H_2 \rightarrow 2HCl$. $M(Cl_2) = 2 \cdot 35.5 = 71$ г/моль.

2. Рассчитаем количество вещества $n$ каждого реагента, которое вступает в реакцию с 1 моль $H_2$, исходя из стехиометрии уравнений.

A. $CuO + H_2$: $n(CuO) : n(H_2) = 1:1 \implies n(CuO) = 1$ моль.

B. $N_2 + 3H_2$: $n(N_2) : n(H_2) = 1:3 \implies n(N_2) = \frac{1}{3}$ моль.

C. $O_2 + 2H_2$: $n(O_2) : n(H_2) = 1:2 \implies n(O_2) = 0.5$ моль.

D. $C_2H_2 + 2H_2$: $n(C_2H_2) : n(H_2) = 1:2 \implies n(C_2H_2) = 0.5$ моль.

E. $Cl_2 + H_2$: $n(Cl_2) : n(H_2) = 1:1 \implies n(Cl_2) = 1$ моль.

3. Рассчитаем массу $m$ каждого реагента, необходимую для реакции, по формуле $m = n \cdot M$.

A. $m(CuO) = 1 \text{ моль} \cdot 79.5 \text{ г/моль} = 79.5$ г.

B. $m(N_2) = \frac{1}{3} \text{ моль} \cdot 28 \text{ г/моль} \approx 9.33$ г.

C. $m(O_2) = 0.5 \text{ моль} \cdot 32 \text{ г/моль} = 16$ г.

D. $m(C_2H_2) = 0.5 \text{ моль} \cdot 26 \text{ г/моль} = 13$ г.

E. $m(Cl_2) = 1 \text{ моль} \cdot 71 \text{ г/моль} = 71$ г.

4. Сравним полученные массы и расположим их по убыванию:

$m_A(CuO) = 79.5$ г > $m_E(Cl_2) = 71$ г > $m_C(O_2) = 16$ г > $m_D(C_2H_2) = 13$ г > $m_B(N_2) \approx 9.33$ г.

Таким образом, искомый порядок: A > E > C > D > B.

Этому порядку соответствует вариант ответа 2.

Ответ: 2.