Страница 51 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

10. Выберите верные утверждения:

1) равные массы разных газов имеют одинаковый объём

2) молярные объёмы разных газов (н. у.) неодинаковы

3) нормальными условиями считаются давление 760 мм рт. ст. (101,3 кПа) и температура 0 °C

4) 3 моль углекислого газа занимают объём, равный 67,2 л (н. у.)

5) количество вещества углекислого газа массой 44 г равно 2 моль

1) равные массы разных газов имеют одинаковый объём

Данное утверждение неверно. Согласно уравнению состояния идеального газа, объём газа ($V$) связан с его массой ($m$), молярной массой ($M$), температурой ($T$) и давлением ($P$) следующим образом: $PV = nRT = \frac{m}{M}RT$. Из этой формулы видно, что при одинаковых массе, температуре и давлении объём газа обратно пропорционален его молярной массе: $V \propto \frac{1}{M}$. Поскольку разные газы имеют разные молярные массы, равные массы этих газов будут занимать разные объёмы. Например, 2 грамма водорода H₂ ($M = 2$ г/моль, $n=1$ моль) займут в 16 раз больший объём, чем 2 грамма метана CH₄ ($M = 16$ г/моль, $n=0,125$ моль) при тех же условиях.

Ответ: утверждение неверно.

2) молярные объёмы разных газов (н. у.) неодинаковы

Данное утверждение неверно. Согласно закону Авогадро, любые газы в равных объёмах при одинаковых температуре и давлении содержат одинаковое число молекул. Следствием этого закона является то, что 1 моль любого идеального газа при нормальных условиях (н. у.) занимает одинаковый объём, называемый молярным объёмом. Молярный объём газа при н. у. ($V_m$) — это константа, равная приблизительно 22,4 л/моль. Следовательно, молярные объёмы разных газов при н. у. одинаковы.

Ответ: утверждение неверно.

3) нормальными условиями считаются давление 760 мм рт. ст. (101,3 кПа) и температура 0 °С

Данное утверждение верно. Нормальные условия (н. у.) определяются как стандартные значения температуры и давления. В химии и физике под ними принято понимать температуру $T = 0$ °C (что соответствует 273,15 K) и давление $P = 1$ атмосфера, что эквивалентно 760 мм ртутного столба или 101325 Па ($ \approx 101,3$ кПа).

Ответ: утверждение верно.

4) 3 моль углекислого газа занимают объём, равный 67,2 л (н. у.)

Дано:

Найти:

Решение:

Объём газа при нормальных условиях ($V$) можно вычислить, используя молярный объём газа ($V_m$), который при н. у. равен 22,4 л/моль. Формула для расчёта: $V = n \cdot V_m$ Подставим данные в формулу: $V(\text{CO}_2) = 3 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 67,2 \text{ л}$ Результат расчёта (67,2 л) совпадает со значением, приведённым в утверждении.

Ответ: утверждение верно.

5) количество вещества углекислого газа массой 44 г равно 2 моль

Дано:

Найти:

Решение:

Количество вещества ($n$) связано с массой ($m$) и молярной массой ($M$) соотношением: $n = \frac{m}{M}$ Сначала определим молярную массу углекислого газа ($CO_2$). Относительная атомная масса углерода $A_r(\text{C}) \approx 12$, кислорода $A_r(\text{O}) \approx 16$. $M(\text{CO}_2) = A_r(\text{C}) + 2 \cdot A_r(\text{O}) = 12 \text{ г/моль} + 2 \cdot 16 \text{ г/моль} = 44 \text{ г/моль}$ Теперь рассчитаем количество вещества: $n(\text{CO}_2) = \frac{44 \text{ г}}{44 \text{ г/моль}} = 1 \text{ моль}$ В утверждении указано, что количество вещества равно 2 моль, что не соответствует результату расчёта.

Ответ: утверждение неверно.

11. Установите соответствие между физической величиной и единицей измерения этой величины.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА

А) количество вещества

Б) молярная масса

В) объём

ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯ

1) моль

2) г

3) $\text{г}/\text{моль}$

4) л

5) $\text{л}/\text{моль}$

Для установления соответствия необходимо определить единицы измерения для каждой из предложенных физических величин.

А) количество вещества

Количество вещества — это физическая величина, которая характеризует число структурных единиц (атомов, молекул, ионов) в теле или веществе. В Международной системе единиц (СИ) основной единицей для измерения количества вещества является моль.

Ответ: 1

Б) молярная масса

Молярная масса — это масса одного моля вещества. Она вычисляется как отношение массы вещества $m$ к его количеству $\nu$. Формула: $M = \frac{m}{\nu}$. Стандартной единицей измерения массы в химии является грамм (г), а количества вещества — моль. Таким образом, единица измерения молярной массы — грамм на моль (г/моль).

Ответ: 3

В) объём

Объём — это количественная характеристика пространства, занимаемого телом. В системе СИ объём измеряется в кубических метрах ($м^3$). Однако широко используется и внесистемная единица — литр (л), особенно для жидкостей и газов.

Ответ: 4

12. В двух воздушных шарах при одинаковых условиях находятся газы: в первом — водород массой 0,4 г, во втором — метан $CH_4$ количеством вещества 0,4 моль. Объём какого шара больше? Ответ подтвердите расчётами.

Дано:

Масса водорода в первом шаре: $m(\text{H}_2) = 0,4$ г
Количество вещества метана во втором шаре: $n(\text{CH}_4) = 0,4$ моль
Условия в шарах одинаковые: $T = \text{const}, P = \text{const}$

Найти:

Сравнить объёмы шаров $V(\text{H}_2)$ и $V(\text{CH}_4)$ и определить, какой из них больше.

Решение:

Согласно закону Авогадро, при одинаковых условиях (температуре $T$ и давлении $P$) объём газа $V$ прямо пропорционален его количеству вещества $n$. Эта зависимость выражается формулой: $V = n \cdot V_m$ где $V_m$ — молярный объём газа, который одинаков для всех газов при одинаковых $T$ и $P$.

Из этого следует, что для сравнения объёмов двух газов при одинаковых условиях достаточно сравнить их количества вещества. Тот газ, у которого количество вещества больше, будет занимать и больший объём.

Количество вещества метана во втором шаре известно по условию: $n(\text{CH}_4) = 0,4 \text{ моль}$

Чтобы найти количество вещества водорода в первом шаре, необходимо сначала рассчитать молярную массу водорода ($\text{H}_2$). Относительная атомная масса водорода $A_r(\text{H}) \approx 1$.

Молярная масса молекулярного водорода ($\text{H}_2$) равна: $M(\text{H}_2) = 2 \cdot A_r(\text{H}) = 2 \cdot 1 \text{ г/моль} = 2 \text{ г/моль}$

Теперь рассчитаем количество вещества водорода по формуле $n = m/M$: $n(\text{H}_2) = \frac{m(\text{H}_2)}{M(\text{H}_2)} = \frac{0,4 \text{ г}}{2 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

Сравним количества вещества водорода и метана: $n(\text{H}_2) = 0,2 \text{ моль}$
$n(\text{CH}_4) = 0,4 \text{ моль}$

Поскольку $0,4 \text{ моль} > 0,2 \text{ моль}$, то $n(\text{CH}_4) > n(\text{H}_2)$.

Так как количество вещества метана больше количества вещества водорода, то и объём, занимаемый метаном, будет больше объёма, занимаемого водородом. $V(\text{CH}_4) > V(\text{H}_2)$

Ответ: Объём шара с метаном больше. Расчеты показывают, что количество вещества метана ($0,4 \text{ моль}$) больше количества вещества водорода ($0,2 \text{ моль}$). Согласно закону Авогадро, при одинаковых условиях (температуре и давлении) больший объём занимает газ с большим количеством вещества.

13. Французский химик А. Лавуазье получил кислород термическим разложением оксида ртути(II). Определите объём кислорода (н. у.), выделившегося при разложении 108,5 г оксида ртути(II).

Дано:

$m(HgO) = 108,5 \text{ г}$

Условия: н. у. (нормальные условия)

Найти:

$V(O_2) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции термического разложения оксида ртути(II). При нагревании оксид ртути(II) разлагается на простые вещества — ртуть и кислород:

$2HgO \xrightarrow{t} 2Hg + O_2\uparrow$

2. Рассчитаем молярную массу оксида ртути(II) ($HgO$). Для этого используем относительные атомные массы элементов из Периодической системы Д. И. Менделеева, округленные до целых чисел: $Ar(Hg) \approx 201$, $Ar(O) \approx 16$.

$M(HgO) = Ar(Hg) + Ar(O) = 201 + 16 = 217 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число моль) оксида ртути(II) массой 108,5 г. Количество вещества ($n$) равно отношению массы вещества ($m$) к его молярной массе ($M$):

$n(HgO) = \frac{m(HgO)}{M(HgO)} = \frac{108,5 \text{ г}}{217 \text{ г/моль}} = 0,5 \text{ моль}$

4. Используя уравнение реакции, определим количество вещества кислорода, выделившегося в результате реакции. Согласно уравнению, из 2 моль оксида ртути(II) образуется 1 моль кислорода. Соотношение количеств веществ реагента и продукта равно соотношению их стехиометрических коэффициентов:

$\frac{n(HgO)}{2} = \frac{n(O_2)}{1}$

Отсюда выразим и рассчитаем количество вещества кислорода:

$n(O_2) = \frac{n(HgO)}{2} = \frac{0,5 \text{ моль}}{2} = 0,25 \text{ моль}$

5. Рассчитаем объем кислорода при нормальных условиях (н. у.). При нормальных условиях (температура 0 °C и давление 1 атм) молярный объем любого газа ($V_m$) составляет 22,4 л/моль. Объем газа ($V$) можно найти по формуле:

$V = n \cdot V_m$

Подставим значения для кислорода:

$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 0,25 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 5,6 \text{ л}$

Ответ: объем кислорода, выделившегося при разложении 108,5 г оксида ртути(II), составляет 5,6 л.

1. Подберите близкое по смыслу выражение к понятию «молярная масса».

1) отношение массы вещества к его объёму

2) масса 1 моль вещества

3) масса одной молекулы вещества

4) относительная молекулярная масса вещества

Молярная масса — это физическая величина, которая определяется как масса вещества, взятого в количестве 1 моль. Моль — это единица измерения количества вещества, содержащая определённое число структурных единиц (атомов, молекул, ионов), равное числу Авогадро ($N_A \approx 6.022 \cdot 10^{23}$ моль^-1).

Молярная масса ($M$) связана с массой вещества ($m$) и количеством вещества ($\nu$) следующей формулой: $$M = \frac{m}{\nu}$$ Из этой формулы следует, что если количество вещества $\nu = 1$ моль, то его масса $m$ будет равна его молярной массе $M$.

Проанализируем предложенные варианты ответов:

1. Отношение массы вещества к его объёму — это определение плотности ($\rho$). Плотность характеризует, какая масса вещества содержится в единице объёма ($\rho = m/V$). Этот вариант неверен.
2. Масса 1 моль вещества — это точное и прямое определение молярной массы. Этот вариант является правильным.
3. Масса одной молекулы вещества — это абсолютная масса молекулы ($m_0$). Она связана с молярной массой ($M$) через постоянную Авогадро ($N_A$): $M = m_0 \cdot N_A$. Это разные, хотя и связанные, величины.
4. Относительная молекулярная масса вещества ($M_r$) — это безразмерная величина, показывающая, во сколько раз масса молекулы тяжелее 1/12 массы атома углерода-12. Молярная масса, выраженная в г/моль, численно равна относительной молекулярной массе, но это разные понятия. Молярная масса имеет размерность (масса/количество вещества), а относительная молекулярная масса — безразмерная.

Следовательно, выражение, наиболее близкое по смыслу к понятию «молярная масса», — это «масса 1 моль вещества».

Ответ: 2) масса 1 моль вещества.