Номер 5, страница 85 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 19. Молярный объём газов. Глава 2. Важнейшие представители неорганических веществ. Количественные отношения в химии - номер 5, страница 85.

5. Найдите плотности (массу 1 л) следующих газов (н. у.):

а) углекислого газа $CO_2$;

б) сернистого газа $SO_2$;

в) аммиака $NH_3$;

г) метана $CH_4$.

Дано:

Условия нормальные (н. у.):

• Температура: $T = 273.15 \text{ K} (0 \text{ °C})$
• Давление: $P = 101325 \text{ Па} (1 \text{ атм})$

Молярный объем газа при н. у.: $V_m = 22.4$ л/моль

Перевод в СИ:

Молярный объем: $V_m = 22.4 \text{ л/моль} = 0.0224 \text{ м³/моль}$.

Поскольку $1 \text{ г/л} = 1 \text{ кг/м³}$, плотность в г/л численно равна плотности в кг/м³. Для удобства дальнейшие расчеты будут производиться в г/л.

Найти:

Плотности ($\rho$) (массу 1 л) следующих газов:

• а) $\rho(CO₂)$ - ?
• б) $\rho(SO₂)$ - ?
• в) $\rho(NH₃)$ - ?
• г) $\rho(CH₄)$ - ?

Решение:

Плотность любого газа ($\rho$) при нормальных условиях можно определить, разделив его молярную массу ($M$) на молярный объем ($V_m$), который при н. у. составляет 22,4 л/моль.

Формула для расчета плотности:

$\rho = \frac{M}{V_m}$

Плотность, выраженная в г/л, численно равна массе 1 литра газа в граммах.

Для расчетов будем использовать следующие округленные значения относительных атомных масс: Ar(C) ≈ 12, Ar(O) ≈ 16, Ar(S) ≈ 32, Ar(N) ≈ 14, Ar(H) ≈ 1.

а) углекислого газа CO₂

1. Рассчитаем молярную массу углекислого газа ($CO_2$):

$M(CO_2) = Ar(C) + 2 \cdot Ar(O) = 12 + 2 \cdot 16 = 44$ г/моль.

2. Рассчитаем плотность углекислого газа:

$\rho(CO_2) = \frac{M(CO_2)}{V_m} = \frac{44 \text{ г/моль}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 1.96$ г/л.

Ответ: плотность углекислого газа CO₂ при н. у. составляет 1,96 г/л, то есть масса 1 л газа равна 1,96 г.

б) сернистого газа SO₂

1. Рассчитаем молярную массу сернистого газа ($SO_2$):

$M(SO_2) = Ar(S) + 2 \cdot Ar(O) = 32 + 2 \cdot 16 = 64$ г/моль.

2. Рассчитаем плотность сернистого газа:

$\rho(SO_2) = \frac{M(SO_2)}{V_m} = \frac{64 \text{ г/моль}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 2.86$ г/л.

Ответ: плотность сернистого газа SO₂ при н. у. составляет 2,86 г/л, то есть масса 1 л газа равна 2,86 г.

в) аммиака NH₃

1. Рассчитаем молярную массу аммиака ($NH_3$):

$M(NH_3) = Ar(N) + 3 \cdot Ar(H) = 14 + 3 \cdot 1 = 17$ г/моль.

2. Рассчитаем плотность аммиака:

$\rho(NH_3) = \frac{M(NH_3)}{V_m} = \frac{17 \text{ г/моль}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 0.76$ г/л.

Ответ: плотность аммиака NH₃ при н. у. составляет 0,76 г/л, то есть масса 1 л газа равна 0,76 г.

г) метана CH₄

1. Рассчитаем молярную массу метана ($CH_4$):

$M(CH_4) = Ar(C) + 4 \cdot Ar(H) = 12 + 4 \cdot 1 = 16$ г/моль.

2. Рассчитаем плотность метана:

$\rho(CH_4) = \frac{M(CH_4)}{V_m} = \frac{16 \text{ г/моль}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 0.71$ г/л.

Ответ: плотность метана CH₄ при н. у. составляет 0,71 г/л, то есть масса 1 л газа равна 0,71 г.