Номер 1, страница 121 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

1. Определите, во сколько раз тяжелее (легче) воздуха кислород, углекислый газ, водород, т. е. определите относительную плотность этих газов по воздуху ($D_{\text{возд}}$).

Дано:

Газы: кислород ($O_2$), углекислый газ ($CO_2$), водород ($H_2$).

Относительные атомные массы элементов (округленные):

$Ar(O) = 16$

$Ar(C) = 12$

$Ar(H) = 1$

Средняя молярная масса воздуха: $M_{возд} \approx 29 \text{ г/моль}$.

Найти:

Относительную плотность по воздуху для кислорода ($D_{возд}(O_2)$), углекислого газа ($D_{возд}(CO_2)$) и водорода ($D_{возд}(H_2)$).

Решение:

Относительная плотность одного газа по другому — это безразмерная величина, показывающая, во сколько раз молярная масса первого газа больше или меньше молярной массы второго газа (в данном случае воздуха). Относительная плотность газа по воздуху ($D_{возд}$) вычисляется по формуле:

$D_{возд}(\text{газ}) = \frac{M(\text{газ})}{M_{возд}}$

где $M(\text{газ})$ — молярная масса исследуемого газа, а $M_{возд}$ — средняя молярная масса воздуха, которая принимается равной 29 г/моль.

Если $D_{возд} > 1$, то газ тяжелее воздуха. Если $D_{возд} < 1$, то газ легче воздуха.

Рассчитаем относительную плотность для каждого газа.

Кислород

1. Найдем молярную массу кислорода ($O_2$). Молекула кислорода состоит из двух атомов кислорода.

$M(O_2) = 2 \times Ar(O) = 2 \times 16 = 32 \text{ г/моль}$.

2. Рассчитаем относительную плотность кислорода по воздуху.

$D_{возд}(O_2) = \frac{M(O_2)}{M_{возд}} = \frac{32 \text{ г/моль}}{29 \text{ г/моль}} \approx 1,1$.

Так как $1,1 > 1$, кислород тяжелее воздуха примерно в 1,1 раза.

Ответ: кислород тяжелее воздуха в 1,1 раза ($D_{возд}(O_2) \approx 1,1$).

Углекислый газ

1. Найдем молярную массу углекислого газа ($CO_2$). Молекула состоит из одного атома углерода и двух атомов кислорода.

$M(CO_2) = Ar(C) + 2 \times Ar(O) = 12 + 2 \times 16 = 12 + 32 = 44 \text{ г/моль}$.

2. Рассчитаем относительную плотность углекислого газа по воздуху.

$D_{возд}(CO_2) = \frac{M(CO_2)}{M_{возд}} = \frac{44 \text{ г/моль}}{29 \text{ г/моль}} \approx 1,52$.

Так как $1,52 > 1$, углекислый газ тяжелее воздуха примерно в 1,52 раза.

Ответ: углекислый газ тяжелее воздуха в 1,52 раза ($D_{возд}(CO_2) \approx 1,52$).

Водород

1. Найдем молярную массу водорода ($H_2$). Молекула водорода состоит из двух атомов водорода.

$M(H_2) = 2 \times Ar(H) = 2 \times 1 = 2 \text{ г/моль}$.

2. Рассчитаем относительную плотность водорода по воздуху.

$D_{возд}(H_2) = \frac{M(H_2)}{M_{возд}} = \frac{2 \text{ г/моль}}{29 \text{ г/моль}} \approx 0,07$.

Так как $0,07 < 1$, водород легче воздуха. Чтобы узнать, во сколько раз он легче, можно найти обратную величину: $\frac{29}{2} = 14,5$. Водород легче воздуха примерно в 14,5 раз.

Ответ: водород легче воздуха в 14,5 раз ($D_{возд}(H_2) \approx 0,07$).