Номер 409, страница 75 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

409. Приведите химические формулы летучих водородных соединений, которые легче азота $N_2$.

Чтобы определить, какие летучие водородные соединения легче азота ($N_2$), необходимо сравнить их молярные массы. Согласно закону Авогадро, при одинаковых условиях газ с меньшей молярной массой будет легче (иметь меньшую плотность).

Решение

Сначала рассчитаем молярную массу молекулы азота ($N_2$). Относительная атомная масса азота $Ar(N)$ составляет примерно 14 а.е.м., соответственно молярная масса равна 14 г/моль.

$M(N_2) = 2 \cdot M(N) = 2 \cdot 14 = 28 \text{ г/моль}$

Теперь рассмотрим летучие водородные соединения различных неметаллов и рассчитаем их молярные массы, чтобы найти те, у которых она меньше 28 г/моль.

1.Водородное соединение углерода (метан): $CH_4$
Молярная масса: $M(CH_4) = M(C) + 4 \cdot M(H) = 12 + 4 \cdot 1 = 16 \text{ г/моль}$.
Так как $16 < 28$, метан легче азота.

2.Водородное соединение азота (аммиак): $NH_3$
Молярная масса: $M(NH_3) = M(N) + 3 \cdot M(H) = 14 + 3 \cdot 1 = 17 \text{ г/моль}$.
Так как $17 < 28$, аммиак легче азота.

3.Водородное соединение кислорода (вода): $H_2O$
Молярная масса: $M(H_2O) = 2 \cdot M(H) + M(O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$.
Так как $18 < 28$, водяной пар легче азота.

4.Водородное соединение фтора (фтороводород): $HF$
Молярная масса: $M(HF) = M(H) + M(F) = 1 + 19 = 20 \text{ г/моль}$.
Так как $20 < 28$, газообразный фтороводород легче азота.

5.Водородное соединение бора (диборан): $B_2H_6$
Молярная масса: $M(B_2H_6) = 2 \cdot M(B) + 6 \cdot M(H) \approx 2 \cdot 10.8 + 6 \cdot 1 = 21.6 + 6 = 27.6 \text{ г/моль}$.
Так как $27.6 < 28$, диборан легче азота.

6.Другие соединения углерода с водородом (ацетилен): $C_2H_2$
Молярная масса: $M(C_2H_2) = 2 \cdot M(C) + 2 \cdot M(H) = 2 \cdot 12 + 2 \cdot 1 = 26 \text{ г/моль}$.
Так как $26 < 28$, ацетилен легче азота.

Водородные соединения элементов 3-го периода и ниже ($SiH_4, PH_3, H_2S, HCl$) уже тяжелее азота, так как молярные массы самих элементов ($Si, P, S, Cl$) больше или равны молярной массе $N_2$. Например, $M(SiH_4) = 28.1 + 4 = 32.1 \text{ г/моль} > 28 \text{ г/моль}$.

Ответ: $CH_4$, $NH_3$, $H_2O$, $HF$, $B_2H_6$, $C_2H_2$.