Номер 844, страница 138 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

844. Какой газ легче — хлор или фтор? Подтвердите свой ответ расчётом их плотности при н. у.

Чтобы определить, какой из газов — хлор или фтор — легче, необходимо сравнить их плотности при нормальных условиях (н. у.). Газ, обладающий меньшей плотностью, является более легким. Плотность газа при н. у. можно рассчитать по его молярной массе и молярному объему.

Газы: фтор (F₂) и хлор (Cl₂)

Условия: нормальные (н. у.)

Молярный объем газа при н. у.: $V_m = 22,4$ л/моль

Молярная масса атомарного фтора: $M(F) = 19$ г/моль

Молярная масса атомарного хлора: $M(Cl) = 35,5$ г/моль

$V_m = 22,4 \text{ л/моль} = 0,0224 \text{ м}^3\text{/моль}$

$M(F) = 19 \text{ г/моль} = 0,019 \text{ кг/моль}$

$M(Cl) = 35,5 \text{ г/моль} = 0,0355 \text{ кг/моль}$

Плотность фтора $ \rho(F_2) $ и плотность хлора $ \rho(Cl_2) $.

Определить, какой газ легче.

Плотность газа ($ \rho $) при нормальных условиях вычисляется как отношение его молярной массы ($M$) к молярному объему ($V_m$):

$ \rho = \frac{M}{V_m} $

Сначала рассчитаем молярные массы молекулярного фтора (F₂) и хлора (Cl₂). Молекулы этих газов двухатомны.

Молярная масса фтора:

$ M(F_2) = 2 \cdot M(F) = 2 \cdot 19 = 38 $ г/моль

Молярная масса хлора:

$ M(Cl_2) = 2 \cdot M(Cl) = 2 \cdot 35,5 = 71 $ г/моль

Теперь, используя молярный объем $V_m = 22,4$ л/моль, рассчитаем плотности каждого газа.

Плотность фтора (F₂):

$ \rho(F_2) = \frac{M(F_2)}{V_m} = \frac{38 \text{ г/моль}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 1,70 $ г/л

Плотность хлора (Cl₂):

$ \rho(Cl_2) = \frac{M(Cl_2)}{V_m} = \frac{71 \text{ г/моль}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 3,17 $ г/л

Сравнивая полученные значения плотностей, видим, что плотность фтора меньше плотности хлора:

$1,70 \text{ г/л } (F_2) < 3,17 \text{ г/л } (Cl_2)$

Следовательно, при одинаковых условиях фтор легче хлора.

Ответ: плотность фтора при н. у. составляет примерно $1,70$ г/л, а плотность хлора — $3,17$ г/л. Так как $ \rho(F_2) < \rho(Cl_2) $, фтор легче хлора.