|
Відносна густина газів D обчислюється за формулами: D=ρ1/ρ2; D=M1/M2; D=Mr1/Mr2, де
ρ1, ρ2 – густини газів, що взяті для порівняння;
M1, M2 – молярні маси газів, що взяті для порівняння;
Mr1, Mr2 – відносні молекулярні маси газів, що взяті для порівняння.
|
Завдання 1
Чим дійсна густина газів відрізняється від відносної?
––––––––––––– ПРОГРАМА 2016 року –––––––
§27 Відносна густина газів. Обчислення з використанням відносної густини газів
Знаємо, розуміємо
1. Що характеризує фізична величина густина? Густина характеризує речовину і показує яку масу має одиниця її об'єму. Густина кількісно визначається відношенням маси до об’єму в абсолютно щільному стані (без урахування пор, тріщин).
2. Дайте визначення відносної густини газів. Відносна густина одного газу за іншим газом (D) — це відношення густини одного газу (ρ1) до густини іншого газу (ρ2), виміряних за однакових умов.
За якою формулою її обчислюють? D=ρ1/ρ2 чи D=Mr1/Mr2 або D=M1/M2.
3. Що необхідно знати для обчислення відносної густини одного газу за іншим? Щоб обчислити відносну густину газу треба знати густини чи відносні молекулярні або молярні маси газів, що беруться для порівняння.
4. Обчисліть густину хлору за воднем та повітрям.
Розв'язання
Знайдемо відносні молекулярні маси хлору й водню.
Mr(Cl2)=2•Аr(Cl)=2•35,5=71, Mr(Н2)=2•Аr(Н)=2•1=2
Обчислюємо густину злору за водню за повітрям.
DН2(Cl2)=Mr(Cl2)/Mr(Н2)=71/2=35,5
Dповітря(Cl2)=Mr(Cl2)/Mr(повітря)=71/29=2,45
5. Учням необхідно було дослідним шляхом добути та зібрати у пробірку нітроген (IV) оксид. Думки учнів щодо способу збирання цього газу розділились. Одні учні вирішили збирати нітроген (IV) оксид, тримаючи пробірку донизу дном, інші — догори дном. Поясніть, хто з них помилявся та чому. Помилялися ті учні, що тримали пробірку дном догори. Відносна густина нітроген (IV) оксиду за повітрям більша за одиницю, тобто нітроген (IV) оксид важчий за повітря, тому для його збирання витісненням повітря посудину тримають дном донизу, а не доверху.
Mr(NO2)=Ar(N)+2•Ar(O)= 14+2•16 = 14+32 = 46, Mr(повітря)=29
Dповітря(NO2)=Mr(NO2)/Mr(повітря)=46/29=1,6>1
6. Які з перелічених газів підходять для наповнення аеростатів: водень, кисень, гелій, вуглекислий газ? Відповідь поясніть. Для наповнення аеростатів підходять гази, що є легші за повітря, тобто відносна густина яких за повітрям менша за одиницю. Це водень і гелій.
Dповітря(Н2)=Mr(Н2)/Mr(повітря)=2/29=0,06<1
Dповітря(О2)=Mr(О2)/Mr(повітря)=32/29=1,10>1
Dповітря(Не)=Mr(Не)/Mr(повітря)=4/29=0,14<1
Dповітря(СО2)=Mr(СО2)/Mr(повітря)=44/29=1,5>1
7. Зазначте правильне розташування пробірки при збиранні вуглекислого газу. На рис.а, бо пробірку для наповнення газом тримають донизу дном. Обґрунтуйте свій вибір. Відносна густина вуглекислого газу за повітрям більша за одиницю, тобто вуглекислий газ важчий за повітря, тому для його збирання витісненням повітря посудину тримають донизу дном.
Dповітря(СO2)=Mr(СO2)/Mr(повітря)=44/29=1,5>1
8. Розгляньте малюнок 39 на с. 144 і поясніть, чому саме так розташовані шальки терезів при зважуванні однакових об’ємів зазначених на малюнках газів. Висновки зробили на основі результату обчислення відносної густини газу, яким наповнена ліва кулька, за газом, яким наповнена права кулька: якщо вона дорівнює одиниці, то кульки перебувають у рівновазі, якщо вона більша за одиницю, то газ, яким наповнена права кулька, важчий і ця кулька опуститься вниз, якщо менша за одиницю, то газ, яким наповнена права кулька, легший і ця кулька підніметься вгору.
Як, на вашу думку, розташуються шальки терезів, якщо на них помістити кульки однакового об’єму, наповнені:
а) повітрям і воднем;
Dповітря(Н2)=Mr(Н2)/Mr(повітря)=2/29=0,06<1
Відносна густина водню за повітрям менша за одиницю, тобто водень легший за повітря, тому шалька з кулькою, наповненою повітрям, опуститься вниз.
б) карбон (ІІ) оксидом і азотом;
Mr(CO)= Ar(C)+Ar(O) = 12+16 =28, Mr(N2)=2•Ar(N)=2•14=28
DN2(CO)=Mr(CO)/Mr(N2)=28/28=1
Відносна густина карбон (ІІ) оксиду за азотом дорівнює одиниці, тобто карбон (ІІ) оксид і азот однакової маси, тому шальки з кульками будуть у рівновазі.
в) вуглекислим газом і хлором;
Mr(CO2)=Ar(C)+2•Ar(O)=12+2•16=12+32=44, Mr(Cl2)=2•Ar(Cl)=2•35,5=71
DCl2(CO2)=Mr(CO2)/Mr(Cl2)=44/71=0,6<1
Відносна густина вуглекислого газу за хлором менша за одиницю, тобто вуглекислий газ легший за хлор, тому шалька з кулькою, наповненою хлором, опуститься вниз.
г) воднем і гелієм?
Mr(He)=Ar(He)=4, Mr(H2)=2•Ar(H)=2•1=2
DНе(Н2)=Mr(Н2)/Mr(Не)=2/4=0,5<1
Відносна густина водню за гелієм менша за одиницю, тобто водень легший за гелій, тому шалька з кулькою, наповнена гелієм, опуститься вниз.
Застосовуємо
Вправа 86. Що важче: 1 л кисню чи 1 л чадного газу СО (н.у.)? Відповідь обґрунтуйте.
Відомо: V(О2)=V(CO)=1 л
Знайти: порівняти маси–?
Розв'язування:
Кількість речовини обчислюємо за формулою v=V/VМ, де VМ – молярний об'єм.
v(О2)=v(CO)=1 л : 22,4 л/моль=0,045 моль.
Обчислюємо масу речовин за формулою: m=v•M, де М – молярна маса.
Mr(O2)=2•Ar(O)=2•16=32, M(O2)=32 г/моль
m(O2)=v(O2)•M(O2)=0,045 моль • 32 г/моль = 1,44 г
Mr(CO)=Ar(C)+Ar(O)=12+16=28, M(CO)=28 г/моль
m(CO)=v(CO)•M(CO)=0,045 моль • 28 г/моль = 1,26 г
1,26 < 1,44, тому m(CO)<m(O2)
Відповідь: 1 л кисню важчий, ніж 1 л чадного газу (н.у.).
Вправа 87. Ми звикли говорити й чути вислови порожня чашка, порожня банка. Чи правильно це? Наскільки важчою є насправді порожня посудина об’ємом 3 л, яку після викачування повітря герметично закрили, від тієї, що стоїть у кімнаті відкритою (н.у.)?
У відкритій посудині міститься 3 л повітря. Отже, порожня посудина, яку після викачування повітря герметично закрили, буде легша на величину маси повітря у посудині об'ємом 3 л.
Дано: V(повітря) = 3 л
Знайти: m(повітря) – ?
Розв'язання
Обчислюємо кількість речовини за формулою: v=V/Vm, де Vm – молярний об'єм.
v(повітря)=V(повітря)/Vm=3 л : 22,4 л/моль=0,134 моль
Обчислюємо масу заданої кількості речовини за формулою: m=v•M, де М – молярна маса.
Mr(повітря)=29 г/моль
m(повітря)=v(повітря)•M(повітря)=0,045 моль • 29 г/моль = 1,305 г
Відповідь: відкрита посудина місткістю 3 л на 1,305 г важча, ніж порожня посудина, яку після викачування повітря герметично закрили.