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

1. Расположите данные газы по возрастанию относительной плотности по водороду. Выберите правильный ответ:

A. $CO_2$

B. $SO_2$

C. $Cl_2$

D. $H_2S$

E. $N_2$

1. $B < A < C < D < E$

2. $A < B < C < E < D$

3. $E < D < A < B < C$

4. $D < E < A < C < B$

5. $C < B < A < E < D$

2. Какова масса 5 л (н. у.) газа, если плотность по водороду равна 15.

Ответ: 6,696 г.

3. Рассчитайте массу и плотность 30 л газа (н. у.), плотность которого по воздуху равна 2.

Ответ: 2,59 г/л; 77.7 г.

4. Определите объем воздуха, необходимого для сгорания 420 л (н. у.) метана по уравнению: $CH_4 + 2O_2 = CO_2 + 2H_2O$, если объемная доля кислорода в воздухе 20%.

Ответ: 4,2 $м^3$.

1. Каково значение молярного объема при н. у.?

Молярный объем ($V_m$) – это объем, который занимает 1 моль вещества. Для газов это значение сильно зависит от температуры и давления. Нормальные условия (н. у.) — это определенные значения температуры и давления, используемые для приведения характеристик газов к единому стандарту.

Значение молярного объема идеального газа при нормальных условиях можно рассчитать с помощью уравнения состояния идеального газа.

Дано:

Нормальные условия (н. у.):

Температура $T = 0$ °C

Давление $P = 1$ атм

Перевод в систему СИ:

$T = 0 + 273.15 = 273.15$ K

$P = 101325$ Па

Универсальная газовая постоянная $R \approx 8.314$ Дж/(моль·К)

Количество вещества (для молярного объема) $n = 1$ моль

Найти:

Молярный объем $V_m$

Решение:

Воспользуемся уравнением состояния идеального газа (уравнением Менделеева–Клапейрона):

$PV = nRT$

Молярный объем определяется как объем одного моля газа, то есть $V_m = V/n$. Выразим это отношение из уравнения:

$V_m = \frac{V}{n} = \frac{RT}{P}$

Подставим числовые значения в систему СИ:

$V_m = \frac{8.314 \frac{\text{Дж}}{\text{моль} \cdot \text{К}} \cdot 273.15 \text{ К}}{101325 \text{ Па}} \approx 0.022414 \frac{\text{м}^3}{\text{моль}}$

Поскольку 1 м³ = 1000 литров (л), переведем результат в литры на моль:

$V_m \approx 0.022414 \cdot 1000 \frac{\text{л}}{\text{моль}} \approx 22.414 \frac{\text{л}}{\text{моль}}$

Для практических расчетов в химии это значение обычно округляют до 22,4 л/моль.

Ответ: Молярный объем идеального газа при нормальных условиях (н. у.) составляет приблизительно 22,4 л/моль.

2. В чем различие нормальных и стандартных условий?

Различие между нормальными и стандартными условиями заключается в значениях давления, которые приняты в качестве эталона. Важно отметить, что со временем определения менялись, что иногда приводит к путанице.

Нормальные условия (н. у. или NTP):

Исторически сложившееся и широко используемое, особенно в русскоязычной литературе, определение.

• Температура: $T = 0$ °C ($273.15$ K)
• Давление: $P = 1$ атмосфера (атм) = $101325$ Па = $760$ мм рт. ст.

Стандартные условия (с. у. или STP по IUPAC):

Это современное определение, рекомендованное Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC) с 1982 года.

• Температура: $T = 0$ °C ($273.15$ K)
• Давление: $P = 100000$ Па = $100$ кПа = $1$ бар.

Таким образом, основное различие заключается в давлении: для нормальных условий это 101325 Па, а для стандартных — 100000 Па. Температура в обоих случаях одинакова и равна 0 °C.

Ответ: Главное различие между нормальными и стандартными условиями состоит в значении давления: в нормальных условиях давление составляет 1 атм (101325 Па), а в стандартных условиях, согласно рекомендациям IUPAC, — 1 бар (100000 Па). Температура для обоих определений одинакова и равна 0 °C.

3. Сформулируйте закон Авогадро.

Закон Авогадро — один из фундаментальных газовых законов, установленный итальянским ученым Амедео Авогадро в 1811 году.

Формулировка закона:

В равных объемах любых идеальных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

Математически этот закон можно выразить следующим образом:

При постоянных температуре ($T$) и давлении ($P$) объем газа ($V$) прямо пропорционален количеству вещества ($n$):

$\frac{V}{n} = \text{const}$ или $\frac{V_1}{n_1} = \frac{V_2}{n_2}$

где $V_1$ и $n_1$ — объем и количество вещества газа в первом состоянии, а $V_2$ и $n_2$ — во втором.

Важнейшим следствием из закона Авогадро является то, что 1 моль любого идеального газа при одинаковых условиях занимает один и тот же объем. Этот объем называется молярным объемом ($V_m$). Например, при нормальных условиях (0 °C и 1 атм) молярный объем любого идеального газа равен примерно 22,4 л/моль.

Ответ: Закон Авогадро гласит, что в равных объемах различных идеальных газов при одинаковых давлении и температуре содержится одинаковое число молекул.