Номер 5, страница 99 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Чтобы определить, какой из газов тяжелее в каждом случае, необходимо сравнить их массы. Массу газа можно вычислить по формуле:

$m = n \cdot M$

где $m$ – масса, $n$ – количество вещества (в молях), $M$ – молярная масса.

Количество вещества газа можно найти, зная его объем $V$ и молярный объем $V_m$. При одинаковых условиях (температуре и давлении) молярный объем для всех газов одинаков. При нормальных условиях (н.у.) он составляет $V_m \approx 22,4$ л/моль.

Следовательно, формула для расчета массы через объем:

$m = \frac{V}{V_m} \cdot M$

а) 5 л сернистого газа (SO₂) или 5 л углекислого газа (CO₂)

Дано:

$V(SO_2) = 5 \text{ л}$

$V(CO_2) = 5 \text{ л}$

$V(SO_2) = 5 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

$V(CO_2) = 5 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

Найти:

Сравнить массы $m(SO_2)$ и $m(CO_2)$.

Решение:

Согласно закону Авогадро, равные объемы различных газов при одинаковых условиях содержат одинаковое количество вещества ($n$). Поскольку $V(SO_2) = V(CO_2)$, то и $n(SO_2) = n(CO_2)$.

Из формулы $m = n \cdot M$ следует, что при равном количестве вещества масса газа прямо пропорциональна его молярной массе. Следовательно, тяжелее будет тот газ, у которого больше молярная масса.

1. Вычислим молярную массу сернистого газа (SO₂). Используем относительные атомные массы из Периодической таблицы: $Ar(S) \approx 32$, $Ar(O) \approx 16$.

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

2. Вычислим молярную массу углекислого газа (CO₂). Используем относительные атомные массы: $Ar(C) \approx 12$, $Ar(O) \approx 16$.

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

3. Сравним молярные массы:

$64 \text{ г/моль} > 44 \text{ г/моль}$, следовательно, $M(SO_2) > M(CO_2)$.

Так как объемы газов одинаковы, а молярная масса сернистого газа больше молярной массы углекислого газа, 5 л сернистого газа будут тяжелее, чем 5 л углекислого газа.

Ответ: 5 л сернистого газа (SO₂) тяжелее, чем 5 л углекислого газа (CO₂).

б) 2 л углекислого газа (CO₂) или 3 л угарного газа (CO)

Дано:

$V(CO_2) = 2 \text{ л}$

$V(CO) = 3 \text{ л}$

$V(CO_2) = 2 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

$V(CO) = 3 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

Найти:

Сравнить массы $m(CO_2)$ и $m(CO)$.

Решение:

В этом случае объемы газов различны, поэтому необходимо вычислить массу каждого газа и сравнить их. Будем использовать молярный объем при н.у. $V_m \approx 22,4$ л/моль.

1. Вычислим массу 2 л углекислого газа (CO₂). Молярная масса $M(CO_2) = 44$ г/моль (рассчитана в пункте а).

$m(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} \cdot M(CO_2) = \frac{2 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} \cdot 44 \text{ г/моль} \approx 3,93 \text{ г}$

2. Вычислим массу 3 л угарного газа (CO). Сначала найдем его молярную массу. Используем относительные атомные массы: $Ar(C) \approx 12$, $Ar(O) \approx 16$.

$M(CO) = Ar(C) + Ar(O) = 12 + 16 = 28 \text{ г/моль}$

$m(CO) = \frac{V(CO)}{V_m} \cdot M(CO) = \frac{3 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} \cdot 28 \text{ г/моль} \approx 3,75 \text{ г}$

3. Сравним полученные массы:

$3,93 \text{ г} > 3,75 \text{ г}$, следовательно, $m(CO_2) > m(CO)$.

Ответ: 2 л углекислого газа (CO₂) тяжелее, чем 3 л угарного газа (CO).