Номер 162, страница 38 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

162. Какой из указанных ниже оксидов химическим количеством 1 моль занимает при н. у. наибольший объём:

$SO_2$, $H_2O$, $CaO$?

Для решения данной задачи необходимо определить агрегатное состояние каждого из указанных оксидов при нормальных условиях (н. у.), а затем рассчитать их объём. Нормальные условия (н. у.) — это температура 0 °C (273,15 K) и давление 1 атм (101,325 кПа).

Основной принцип, который здесь применяется, — это закон Авогадро. Согласно этому закону, 1 моль любого идеального газа при н. у. занимает объём 22,4 литра (молярный объём $V_m$). Объёмы жидкостей и твёрдых тел при тех же условиях значительно меньше и рассчитываются через их плотность и массу.

Дано:
Химическое количество каждого оксида $n = 1 \text{ моль}$.
Оксиды: SO₂, H₂O, CaO.
Условия: нормальные (н. у.).

Найти:
Какой из оксидов занимает наибольший объём $V_{max}$.

Решение:

Рассчитаем объём для каждого оксида.

SO₂
Температура кипения оксида серы(IV) равна –10 °C. Так как нормальные условия предполагают температуру 0 °C, SO₂ при этих условиях находится в газообразном состоянии. Объём 1 моль любого газа при н. у. равен молярному объёму.
$V(\text{SO}_2) = n \cdot V_m = 1 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 22,4 \text{ л}$

H₂O
Температура плавления воды (оксида водорода) равна 0 °C. При н. у. вода находится в конденсированном состоянии (жидкость или твёрдое тело — лёд). Её объём необходимо рассчитывать через массу и плотность.
Молярная масса воды: $M(\text{H}_2\text{O}) \approx 18 \text{ г/моль}$.
Масса 1 моль воды: $m(\text{H}_2\text{O}) = n \cdot M = 1 \text{ моль} \cdot 18 \text{ г/моль} = 18 \text{ г}$.
Плотность жидкой воды при 0 °C: $\rho(\text{H}_2\text{O}) \approx 1 \text{ г/см}^3 = 1000 \text{ г/л}$.
$V(\text{H}_2\text{O}) = \frac{m(\text{H}_2\text{O})}{\rho(\text{H}_2\text{O})} = \frac{18 \text{ г}}{1000 \text{ г/л}} = 0,018 \text{ л}$

CaO
Оксид кальция — это ионное соединение, твёрдое тугоплавкое вещество (температура плавления 2613 °C). При н. у. он находится в твёрдом состоянии. Его объём также рассчитывается через массу и плотность.
Молярная масса оксида кальция: $M(\text{CaO}) \approx 40 + 16 = 56 \text{ г/моль}$.
Масса 1 моль CaO: $m(\text{CaO}) = n \cdot M = 1 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 56 \text{ г}$.
Плотность оксида кальция: $\rho(\text{CaO}) \approx 3,34 \text{ г/см}^3 = 3340 \text{ г/л}$.
$V(\text{CaO}) = \frac{m(\text{CaO})}{\rho(\text{CaO})} = \frac{56 \text{ г}}{3340 \text{ г/л}} \approx 0,017 \text{ л}$

Сравнивая полученные значения объёмов: $V(\text{SO}_2) = 22,4 \text{ л}$; $V(\text{H}_2\text{O}) = 0,018 \text{ л}$; $V(\text{CaO}) \approx 0,017 \text{ л}$.
Наибольшим является объём оксида серы(IV), так как это единственное газообразное вещество из перечисленных при заданных условиях.

Ответ: Наибольший объём при н. у. занимает 1 моль SO₂.