Номер 4-14, страница 43 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

4-14. Плотность некоторого газа по гелию составляет 9,5. Известно, что газ является простым веществом. О каком веществе идет речь?

4-14.

Дано:

$D_{He}(газ) = 9,5$

Газ - простое вещество.

Найти:

Формулу неизвестного газа.

Решение:

Относительная плотность одного газа по другому ($D_{газ2}(газ1)$) — это безразмерная величина, показывающая, во сколько раз молярная масса первого газа ($M(газ1)$) больше молярной массы второго газа ($M(газ2)$). Она вычисляется по формуле:

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

В данной задаче нам известна относительная плотность неизвестного газа (обозначим его X) по гелию (He). Молярная масса гелия, который является одноатомным газом, равна его относительной атомной массе.

$M(He) \approx 4 \text{ г/моль}$

Используя формулу для относительной плотности, мы можем найти молярную массу неизвестного газа X:

$M(X) = D_{He}(X) \cdot M(He)$

$M(X) = 9,5 \cdot 4 \text{ г/моль} = 38 \text{ г/моль}$

По условию, неизвестный газ является простым веществом. Это означает, что он состоит из атомов одного химического элемента. Молекула этого вещества может состоять из одного или нескольких атомов. Обозначим искомый элемент как E, а число атомов в его молекуле (атомность) как $n$. Тогда формула вещества будет $E_n$.

Молярная масса вещества $M(E_n)$ связана с относительной атомной массой элемента $A_r(E)$ следующим соотношением:

$M(E_n) = n \cdot A_r(E)$

Следовательно, $n \cdot A_r(E) = 38$.

Теперь необходимо подобрать такой химический элемент E и такое целое число атомов $n$, чтобы удовлетворить этому равенству. Рассмотрим возможные значения $n$:

• Если $n=1$ (газ одноатомный, как инертные газы), то $A_r(E) = 38 \text{ а.е.м.}$. Элемента с такой атомной массой нет. Ближайший инертный газ — аргон (Ar) с $A_r(Ar) \approx 40 \text{ а.е.м.}$.
• Если $n=2$ (газ двухатомный), то $A_r(E) = \frac{38}{2} = 19 \text{ а.е.м.}$. В периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева элементом с относительной атомной массой 19 является фтор (F). Фтор при нормальных условиях — это газ, состоящий из двухатомных молекул $F_2$. Этот вариант полностью подходит.
• Если $n=3$, то $A_r(E) = \frac{38}{3} \approx 12,67 \text{ а.е.м.}$. Элемента с такой атомной массой нет.

Таким образом, искомое простое вещество — это фтор.

Ответ: речь идет о фторе ($F_2$).