Номер 6, страница 168 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

6. В изображённый на рисунке сосуд можно собрать каждый из двух газов, формулы которых

1) $O_2$ и $H_2$

2) $CH_4$ и $CO_2$

3) $NH_3$ и $H_2$

4) $Cl_2$ и $N_2$

Решение

На рисунке показан метод сбора газа путем вытеснения воздуха. Сосуд (пробирка) перевернут вверх дном, а газоотводная трубка введена почти до самого дна сосуда (которое теперь вверху). Этот метод называется методом вытеснения воздуха (или по-другому, методом собирания газа в перевернутый сосуд). Он используется для сбора газов, которые легче воздуха. Газ, будучи легче, поднимается вверх, заполняя сосуд и вытесняя более тяжелый воздух вниз через открытое горлышко.

Чтобы определить, можно ли собрать газ данным способом, необходимо сравнить его плотность с плотностью воздуха. Плотность газа при одинаковых условиях прямо пропорциональна его молярной массе. Следовательно, нам нужно сравнить молярные массы газов со средней молярной массой воздуха, которая принимается равной 29 г/моль. Газы, у которых молярная масса меньше 29 г/моль ($M < 29 \text{ г/моль}$), легче воздуха, и их можно собирать указанным способом.

Проанализируем каждую пару газов.

1) $O_2$ и $H_2$

Молярная масса кислорода ($O_2$): $M(O_2) = 2 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 16 = 32 \text{ г/моль}$. Это больше, чем 29 г/моль, значит, кислород тяжелее воздуха.
Молярная масса водорода ($H_2$): $M(H_2) = 2 \cdot Ar(H) = 2 \cdot 1 = 2 \text{ г/моль}$. Это меньше, чем 29 г/моль, значит, водород легче воздуха.
Так как кислород тяжелее воздуха, его нельзя собрать этим методом. Пара не подходит.

2) $CH_4$ и $CO_2$

Молярная масса метана ($CH_4$): $M(CH_4) = Ar(C) + 4 \cdot Ar(H) = 12 + 4 \cdot 1 = 16 \text{ г/моль}$. Это меньше, чем 29 г/моль, значит, метан легче воздуха.
Молярная масса диоксида углерода ($CO_2$): $M(CO_2) = Ar(C) + 2 \cdot Ar(O) = 12 + 2 \cdot 16 = 44 \text{ г/моль}$. Это больше, чем 29 г/моль, значит, углекислый газ тяжелее воздуха.
Так как углекислый газ тяжелее воздуха, его нельзя собрать этим методом. Пара не подходит.

3) $NH_3$ и $H_2$

Молярная масса аммиака ($NH_3$): $M(NH_3) = Ar(N) + 3 \cdot Ar(H) = 14 + 3 \cdot 1 = 17 \text{ г/моль}$. Это меньше, чем 29 г/моль, значит, аммиак легче воздуха.
Молярная масса водорода ($H_2$): $M(H_2) = 2 \cdot Ar(H) = 2 \cdot 1 = 2 \text{ г/моль}$. Это меньше, чем 29 г/моль, значит, водород легче воздуха.
Оба газа легче воздуха, следовательно, каждый из них можно собрать изображенным на рисунке способом. Эта пара подходит.

4) $Cl_2$ и $N_2$

Молярная масса хлора ($Cl_2$): $M(Cl_2) = 2 \cdot Ar(Cl) = 2 \cdot 35.5 = 71 \text{ г/моль}$. Это значительно больше, чем 29 г/моль, значит, хлор тяжелее воздуха.
Молярная масса азота ($N_2$): $M(N_2) = 2 \cdot Ar(N) = 2 \cdot 14 = 28 \text{ г/моль}$. Это немного меньше, чем 29 г/моль, значит, азот легче воздуха.
Так как хлор тяжелее воздуха, его нельзя собрать этим методом. Пара не подходит.

Таким образом, единственная пара, в которой оба газа легче воздуха и могут быть собраны показанным методом, это аммиак и водород.
Ответ: 3