Номер 3, страница 199 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

3. В 1869 г. на Солнце открыли новый химический элемент, который назвали гелием (от греч. «хелиос» — солнце). Только через 27 лет его открыли и на Земле. Гелий получают из воздуха путём охлаждения. Поясните, каким образом, если известно, что у гелия из всех газов самая низкая температура кипения ($-268,9^\circ C$).

Процесс получения гелия из воздуха основан на методе, называемом фракционной перегонкой или низкотемпературной ректификацией сжиженного воздуха. Этот метод заключается в разделении смеси жидкостей (в данном случае — сжиженных газов) на компоненты, основываясь на различии их температур кипения.

1. Сначала воздух подвергают сильному сжатию и последующему глубокому охлаждению. Цель этого этапа — перевести основные компоненты воздуха в жидкое состояние. Воздух состоит преимущественно из азота (температура кипения $\approx -196^\circ\text{C}$) и кислорода (температура кипения $\approx -183^\circ\text{C}$). При охлаждении воздуха до температуры около $-200^\circ\text{C}$ эти газы конденсируются и образуют жидкость — жидкий воздух.

2. В задаче указано, что гелий имеет самую низкую температуру кипения из всех газов: $-268,9^\circ\text{C}$. Это значение намного ниже температур кипения азота и кислорода.

3. Следовательно, когда воздух охлажден до состояния жидкости (до $-200^\circ\text{C}$), гелий все еще остается в газообразном состоянии, так как эта температура значительно выше его точки кипения ($-268,9^\circ\text{C}$).

4. В результате образуется система, состоящая из жидкой фазы (смесь жидкого азота, кислорода и других газов) и газообразной фазы, которая содержит несконденсировавшиеся газы, в первую очередь гелий и неон. Эту газообразную фракцию отделяют от жидкости.

Таким образом, именно экстремально низкая температура кипения гелия является не препятствием, а ключевым фактором, который позволяет выделить его из воздуха методом охлаждения. Он остается газом, когда все остальные компоненты уже перешли в жидкое состояние.

Ответ: Гелий получают из воздуха путем его охлаждения до температур, при которых все остальные газы, входящие в состав воздуха (главным образом азот и кислород), переходят в жидкое состояние. Поскольку у гелия самая низкая температура кипения ($-268,9^\circ\text{C}$), он остается в газообразном состоянии и таким образом легко отделяется от жидкой смеси остальных газов.