Номер 4, страница 79 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

4.* Петя с Вовой на уроке получали кислород. Чтобы его собрать, они надели на газоотводную трубку чистую сухую пробирку дном вверх и стали ждать. Прозвенел звонок, урок закончился, но тлеющая лучина, которую мальчики неоднократно подносили к отверстию пробирки, так и не вспыхнула. Что же пошло не так?

Решение:

Проблема, с которой столкнулись Петя и Вова, связана с неправильным выбором метода сбора кислорода. Метод сбора газа путём вытеснения воздуха зависит от относительной плотности собираемого газа и воздуха. Плотность газа при одинаковых условиях пропорциональна его молярной массе.

1. Сравнение молярных масс.
Сначала определим, тяжелее или легче кислород, чем воздух. Для этого сравним их молярные массы.
Молярная масса кислорода ($O_2$) равна: $M(O_2) = 2 \cdot 16 = 32$ г/моль.
Воздух является смесью газов, в основном азота ($N_2$, $M=28$ г/моль) и кислорода ($O_2$, $M=32$ г/моль). Средняя молярная масса воздуха составляет приблизительно 29 г/моль.
Так как $M(O_2) > M_{воздуха}$ ($32 \text{ г/моль} > 29 \text{ г/моль}$), кислород является более тяжелым газом, чем воздух.

2. Метод сбора газа.
Газы, которые тяжелее воздуха, собирают в сосуд (например, пробирку), расположенный отверстием вверх (дном вниз). В этом случае тяжелый газ будет опускаться на дно сосуда, постепенно вытесняя из него более легкий воздух.
Газы, которые легче воздуха, собирают в перевернутый сосуд, то есть отверстием вниз (дном вверх). Легкий газ будет подниматься и скапливаться в верхней части сосуда, вытесняя тяжелый воздух.

3. Вывод об ошибке.
Петя и Вова собирали кислород, который тяжелее воздуха, в пробирку, перевернутую дном вверх. При таком способе сбора выделяющийся кислород, будучи тяжелее воздуха, не мог заполнил пробирку, а сразу же опускался из нее и рассеивался. В пробирке оставался обычный воздух, в котором содержание кислорода (~21%) недостаточно для того, чтобы тлеющая лучина ярко вспыхнула.

Ответ: Мальчики допустили ошибку в способе сбора кислорода. Так как кислород тяжелее воздуха, его необходимо собирать методом вытеснения воздуха в пробирку, расположенную отверстием вверх (дном вниз). Они же расположили пробирку дном вверх, из-за чего кислород не смог в ней накопиться.