Номер 3, страница 30 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

3. Объясните, почему относительные плотности всех газов по водороду больше 1.

Относительная плотность одного газа по другому — это безразмерная величина, которая показывает, во сколько раз масса определенного объема одного газа больше или меньше массы такого же объема другого газа при одинаковых условиях (температуре и давлении).

Относительная плотность некоторого газа (обозначим его "газ") по водороду ($H_2$) вычисляется как отношение их плотностей:

$D_{H_2}(газ) = \frac{\rho_{газ}}{\rho_{H_2}}$

где $\rho_{газ}$ — плотность исследуемого газа, а $\rho_{H_2}$ — плотность водорода при тех же условиях.

Согласно следствию из закона Авогадро, при одинаковых условиях отношение плотностей газов равно отношению их молярных масс ($M$). Это связано с тем, что в равных объемах газов содержится одинаковое число молекул, и, следовательно, отношение масс этих объемов будет равно отношению масс отдельных молекул (или молей молекул).

Таким образом, формулу можно переписать в виде:

$D_{H_2}(газ) = \frac{M_{газ}}{M_{H_2}}$

Теперь проанализируем молярные массы. Молярная масса молекулярного водорода ($H_2$) является наименьшей среди всех веществ, находящихся в газообразном состоянии при стандартных условиях. Она составляет приблизительно 2 г/моль.

$M(H_2) = 2 \cdot A_r(H) \approx 2 \cdot 1,008 \approx 2,016 \text{ г/моль}$

Водород — это первый элемент в периодической таблице и самый легкий из всех химических элементов. Следовательно, его стабильная двухатомная молекула ($H_2$) является самой легкой из всех газообразных молекул. Любой другой газ состоит либо из более тяжелых атомов (например, гелий $He$ с молярной массой $\approx 4$ г/моль), либо содержит большее количество атомов, либо и то, и другое (например, кислород $O_2$ с молярной массой $\approx 32$ г/моль или метан $CH_4$ с молярной массой $\approx 16$ г/моль).

Поскольку молярная масса любого газа ($M_{газ}$) больше молярной массы водорода ($M_{H_2}$), то их отношение всегда будет больше единицы:

$M_{газ} > M_{H_2} \implies \frac{M_{газ}}{M_{H_2}} > 1$

Следовательно, и относительная плотность любого газа по водороду всегда больше 1.

Ответ: Относительная плотность газа по водороду определяется как отношение молярной массы этого газа к молярной массе водорода ($H_2$). Молекула водорода ($H_2$) является самой легкой из всех молекул газов, ее молярная масса ($\approx 2$ г/моль) минимальна. Молярная масса любого другого газа заведомо больше этого значения. Поэтому отношение молярной массы любого газа к молярной массе водорода, а значит и его относительная плотность по водороду, всегда будет больше 1.