Номер С, страница 65 - гдз по химии 8 класс учебник Усманова, Сакарьянова

C

1. Расположите газы по возрастанию значений относительной плотности по водороду:

A. $CO_2$

B. $SO_2$

C. $Cl_2$

D. $H_2S$

E. $N_2$

2. Сколько литров водорода и азота потребуется для синтеза $80 м^3$ аммиака $NH_3$? (Газы взяты в равных условиях.)

Ответ: $120 м^3 H_2$, $40 м^3 N_2$.

1. Дайте определение относительной плотности.

Относительная плотность одного газа по другому газу – это безразмерная физическая величина, которая показывает, во сколько раз первый газ тяжелее или легче второго газа при одинаковых условиях (температура и давление). Она определяется как отношение молярной массы ($M$) исследуемого газа к молярной массе газа, по которому определяется плотность (эталонного газа). Также относительную плотность можно найти как отношение их плотностей ($\rho$).

Формула для расчета относительной плотности газа 1 по газу 2:

$D_{газ2}(газ1) = \frac{M(газ1)}{M(газ2)} = \frac{\rho(газ1)}{\rho(газ2)}$

Чаще всего относительную плотность газов определяют по водороду ($H_2$, молярная масса которого равна 2 г/моль) или по воздуху (условная средняя молярная масса воздуха $M_{возд}$ принимается равной 29 г/моль).

Ответ: Относительная плотность газа — это отношение молярной массы данного газа к молярной массе другого газа (или воздуха), взятого в качестве эталона.

2. Определите плотности (г/л) газов (н. у.): Cl₂, CH₄, CO₂, H₂

Плотность газа ($\rho$) при нормальных условиях (н. у.) можно вычислить по формуле: $\rho = \frac{M}{V_m}$, где $M$ – молярная масса газа, а $V_m$ – молярный объем газа при н. у., который равен 22,4 л/моль.

Сначала рассчитаем молярные массы газов:

$M(Cl_2) = 2 \times 35,5 = 71$ г/моль

$M(CH_4) = 12 + 4 \times 1 = 16$ г/моль

$M(CO_2) = 12 + 2 \times 16 = 44$ г/моль

$M(H_2) = 2 \times 1 = 2$ г/моль

Теперь рассчитаем плотности:

$\rho(Cl_2) = \frac{71 \text{ г/моль}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 3,17$ г/л

$\rho(CH_4) = \frac{16 \text{ г/моль}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 0,71$ г/л

$\rho(CO_2) = \frac{44 \text{ г/моль}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 1,96$ г/л

$\rho(H_2) = \frac{2 \text{ г/моль}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 0,09$ г/л

Ответ: Плотности газов при н.у. равны: $\rho(Cl_2) \approx 3,17$ г/л; $\rho(CH_4) \approx 0,71$ г/л; $\rho(CO_2) \approx 1,96$ г/л; $\rho(H_2) \approx 0,09$ г/л.

3. Определите относительную плотность по водороду и воздуху следующих газов: аммиака NH₃, хлороводорода HCl, сернистого газа SO₂, сероводорода H₂S.

Относительная плотность газа ($D$) рассчитывается как отношение молярной массы исследуемого газа к молярной массе эталонного газа: $D_{эталон}(газ) = \frac{M(газ)}{M(эталон)}$.

В качестве эталонов используем водород ($M(H_2) = 2$ г/моль) и воздух ($M_{возд} \approx 29$ г/моль).

Рассчитаем молярные массы заданных газов:

$M(NH_3) = 14 + 3 \times 1 = 17$ г/моль

$M(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5$ г/моль

$M(SO_2) = 32 + 2 \times 16 = 64$ г/моль

$M(H_2S) = 2 \times 1 + 32 = 34$ г/моль

Расчет относительной плотности по водороду ($D_{H_2}$):

$D_{H_2}(NH_3) = \frac{17}{2} = 8,5$

$D_{H_2}(HCl) = \frac{36,5}{2} = 18,25$

$D_{H_2}(SO_2) = \frac{64}{2} = 32$

$D_{H_2}(H_2S) = \frac{34}{2} = 17$

Расчет относительной плотности по воздуху ($D_{возд}$):

$D_{возд}(NH_3) = \frac{17}{29} \approx 0,59$

$D_{возд}(HCl) = \frac{36,5}{29} \approx 1,26$

$D_{возд}(SO_2) = \frac{64}{29} \approx 2,21$

$D_{возд}(H_2S) = \frac{34}{29} \approx 1,17$

Ответ: Относительная плотность по водороду: $D_{H_2}(NH_3) = 8,5$; $D_{H_2}(HCl) = 18,25$; $D_{H_2}(SO_2) = 32$; $D_{H_2}(H_2S) = 17$. Относительная плотность по воздуху: $D_{возд}(NH_3) \approx 0,59$; $D_{возд}(HCl) \approx 1,26$; $D_{возд}(SO_2) \approx 2,21$; $D_{возд}(H_2S) \approx 1,17$.

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

Дано:

$V(\text{газа}) = 1$ л

$m(\text{газа}) = 1,429$ г

Условия: нормальные (н. у.)

$V_m = 22,4$ л/моль

$M(H_2) = 2$ г/моль

Найти:

$M_r(\text{газа})$ - ?

$D_{H_2}(\text{газа})$ - ?

Решение:

1. Сначала найдем молярную массу газа ($M$). Плотность газа ($\rho$) равна массе, деленной на объем: $\rho = \frac{m}{V} = \frac{1,429 \text{ г}}{1 \text{ л}} = 1,429$ г/л.

2. Молярная масса газа связана с его плотностью при нормальных условиях через молярный объем ($V_m$): $M = \rho \times V_m$.

$M(\text{газа}) = 1,429 \text{ г/л} \times 22,4 \text{ л/моль} \approx 32,0$ г/моль.

3. Относительная молекулярная масса ($M_r$) численно равна молярной массе, но является безразмерной величиной.

$M_r(\text{газа}) = 32,0$.

4. Теперь рассчитаем относительную плотность этого газа по водороду ($D_{H_2}$):

$D_{H_2}(\text{газа}) = \frac{M(\text{газа})}{M(H_2)} = \frac{32,0 \text{ г/моль}}{2 \text{ г/моль}} = 16,0$.

Ответ: Относительная молекулярная масса газа равна 32,0; относительная плотность по водороду равна 16,0.