Номер 4, страница 114 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

4. Какой из газов — $CO_2$ или $CO$ — тяжелее воздуха? Ответ подтвердите расчётом плотности обоих газов по воздуху.

Дано:

Углекислый газ (формула $CO_2$)
Угарный газ (формула $CO$)
Средняя молярная масса воздуха $M_{воздуха} \approx 29 \text{ г/моль}$

Найти:

Какой из газов ($CO_2$ или $CO$) тяжелее воздуха, подтвердив ответ расчетом относительной плотности по воздуху ($D_{воздуха}$).

Решение:

Чтобы определить, какой газ тяжелее воздуха, необходимо сравнить их молярные массы со средней молярной массой воздуха. Относительная плотность газа по воздуху ($D_{воздуха}$) — это безразмерная величина, показывающая, во сколько раз газ тяжелее или легче воздуха. Она рассчитывается как отношение молярной массы газа к средней молярной массе воздуха.

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

Если $D > 1$, газ тяжелее воздуха. Если $D < 1$, газ легче воздуха.

Сначала найдем молярные массы углекислого и угарного газов, используя относительные атомные массы из периодической таблицы: $A_r(C) = 12$, $A_r(O) = 16$.

1. Молярная масса углекислого газа ($CO_2$):
$M(CO_2) = A_r(C) + 2 \cdot A_r(O) = 12 + 2 \cdot 16 = 44 \text{ г/моль}$.

2. Молярная масса угарного газа ($CO$):
$M(CO) = A_r(C) + A_r(O) = 12 + 16 = 28 \text{ г/моль}$.

3. Теперь рассчитаем относительные плотности обоих газов по воздуху, зная, что $M_{воздуха} = 29 \text{ г/моль}$.

Относительная плотность углекислого газа по воздуху:
$D_{воздуха}(CO_2) = \frac{M(CO_2)}{M_{воздуха}} = \frac{44}{29} \approx 1,52$.

Относительная плотность угарного газа по воздуху:
$D_{воздуха}(CO) = \frac{M(CO)}{M_{воздуха}} = \frac{28}{29} \approx 0,97$.

4. Сравним полученные значения с единицей.

Так как $D_{воздуха}(CO_2) \approx 1,52 > 1$, то углекислый газ тяжелее воздуха.

Так как $D_{воздуха}(CO) \approx 0,97 < 1$, то угарный газ немного легче воздуха.

Следовательно, из двух газов углекислый газ тяжелее воздуха.

Ответ: углекислый газ тяжелее воздуха. Расчет показывает, что относительная плотность углекислого газа по воздуху $D_{воздуха}(CO_2) \approx 1,52$, а угарного газа $D_{воздуха}(CO) \approx 0,97$.