Номер 3, страница 57 - гдз по химии 7 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Масловская

Дано

Три одинаковые по массе конические колбы полностью заполнены газами при одинаковых условиях (температура, давление).

• Первая колба: кислород ($O_2$)
• Вторая колба: углекислый газ ($CO_2$)
• Третья колба: озон ($O_3$)

Перевод данных в систему СИ:

Молярные массы газов:

• Молярная масса кислорода: $M(O_2) = 2 \cdot 16.00 \text{ г/моль} = 32.00 \text{ г/моль}$
• Молярная масса углекислого газа: $M(CO_2) = 12.01 + 2 \cdot 16.00 \text{ г/моль} = 44.01 \text{ г/моль}$
• Молярная масса озона: $M(O_3) = 3 \cdot 16.00 \text{ г/моль} = 48.00 \text{ г/моль}$

Найти

Предложить способ определения колбы с озоном, не открывая пробки.

Решение

Поскольку колбы одинаковы по массе и объему (полностью заполнены), а также газы находятся при одинаковых температуре и давлении (что подразумевается условием задачи, если не указано иное), то согласно закону Авогадро, равные объемы различных газов при одинаковых температуре и давлении содержат одинаковое число молекул, то есть одинаковое количество вещества (молей).

Масса газа ($m$) связана с количеством вещества ($n$) и молярной массой ($M$) формулой: $m = n \cdot M$.

Так как количество вещества ($n$) для всех газов в колбах одинаково, то масса газа в каждой колбе будет прямо пропорциональна его молярной массе. Колба, содержащая газ с большей молярной массой, будет иметь большую общую массу (масса пустой колбы + масса газа).

Сравним молярные массы газов:

• $M(O_2) = 32.00 \text{ г/моль}$
• $M(CO_2) = 44.01 \text{ г/моль}$
• $M(O_3) = 48.00 \text{ г/моль}$

Из сравнения видно, что молярная масса озона ($O_3$) является наибольшей. Следовательно, колба, заполненная озоном, будет самой тяжелой.

Для определения колбы с озоном необходимо взвесить каждую колбу, не открывая пробки. Колба с наибольшей массой будет содержать озон.

Ответ

Чтобы определить, в какой колбе находится озон, необходимо взвесить все три колбы. Колба с наибольшей массой будет содержать озон, так как озон имеет наибольшую молярную массу среди кислорода, углекислого газа и озона, а при одинаковых условиях и объемах масса газа прямо пропорциональна его молярной массе.