Номер 8, страница 30 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

8. Приведите формулы пяти газов, которые легче воздуха.

Дано:

Задача представляет собой качественный вопрос, требующий для обоснования математических расчетов. В качестве данных примем стандартный состав сухого воздуха у поверхности Земли и округленные относительные атомные массы химических элементов.

Приблизительный состав воздуха (объемные доли):

$\phi(N_2) \approx 78\%$ или 0.78

$\phi(O_2) \approx 21\%$ или 0.21

$\phi(Ar) \approx 1\%$ или 0.01

Округленные относительные атомные массы:

$A_r(H) = 1$

$A_r(He) = 4$

$A_r(C) = 12$

$A_r(N) = 14$

$A_r(O) = 16$

$A_r(Ne) = 20$

$A_r(Ar) = 40$

Найти:

Формулы пяти газов, которые легче воздуха.

Решение:

Для того чтобы определить, легче ли газ воздуха, необходимо сравнить их плотности при одинаковых условиях. Согласно закону Авогадро, отношение плотностей газов равно отношению их молярных масс. Следовательно, газ будет легче воздуха, если его молярная масса ($M_{газа}$) меньше средней молярной массы воздуха ($M_{возд}$).

Сначала вычислим среднюю молярную массу воздуха, используя данные о его составе и молярные массы основных компонентов.

Молярная масса азота: $M(N_2) = 2 \cdot A_r(N) = 2 \cdot 14 = 28$ г/моль.

Молярная масса кислорода: $M(O_2) = 2 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 16 = 32$ г/моль.

Молярная масса аргона: $M(Ar) = A_r(Ar) = 40$ г/моль.

Средняя молярная масса воздуха рассчитывается как средневзвешенное значение молярных масс его компонентов:

$M_{возд} = \phi(N_2) \cdot M(N_2) + \phi(O_2) \cdot M(O_2) + \phi(Ar) \cdot M(Ar)$

$M_{возд} = 0.78 \cdot 28 + 0.21 \cdot 32 + 0.01 \cdot 40 = 21.84 + 6.72 + 0.4 = 28.96$ г/моль.

Таким образом, будем искать газы, молярная масса которых меньше 29 г/моль.

Приведем примеры пяти таких газов:

1. Водород

Формула: $H_2$

Молярная масса: $M(H_2) = 2 \cdot A_r(H) = 2 \cdot 1 = 2$ г/моль.

Сравнение: $2 \text{ г/моль} < 29 \text{ г/моль}$. Водород значительно легче воздуха.

2. Гелий

Формула: $He$

Молярная масса: $M(He) = A_r(He) = 4$ г/моль.

Сравнение: $4 \text{ г/моль} < 29 \text{ г/моль}$. Гелий также значительно легче воздуха.

3. Метан

Формула: $CH_4$

Молярная масса: $M(CH_4) = A_r(C) + 4 \cdot A_r(H) = 12 + 4 \cdot 1 = 16$ г/моль.

Сравнение: $16 \text{ г/моль} < 29 \text{ г/моль}$. Метан, основной компонент природного газа, легче воздуха.

4. Аммиак

Формула: $NH_3$

Молярная масса: $M(NH_3) = A_r(N) + 3 \cdot A_r(H) = 14 + 3 \cdot 1 = 17$ г/моль.

Сравнение: $17 \text{ г/моль} < 29 \text{ г/моль}$. Газообразный аммиак легче воздуха.

5. Неон

Формула: $Ne$

Молярная масса: $M(Ne) = A_r(Ne) = 20$ г/моль.

Сравнение: $20 \text{ г/моль} < 29 \text{ г/моль}$. Инертный газ неон легче воздуха.

Ответ:

Примеры формул пяти газов, которые легче воздуха: $H_2$ (водород), $He$ (гелий), $CH_4$ (метан), $NH_3$ (аммиак), $Ne$ (неон).