Номер 75, страница 22 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

75. Газы $O_2$, $NH_3$, $CH_4$, $HCl$ при н. у. занимают равные объёмы. Масса порции какого газа наибольшая?

Дано:

Газы: $O_2$ (кислород), $NH_3$ (аммиак), $CH_4$ (метан), $HCl$ (хлороводород).

Условия: нормальные условия (н. у.).

Объемы газов равны: $V(O_2) = V(NH_3) = V(CH_4) = V(HCl) = V$.

Найти:

Масса порции какого газа наибольшая?

Решение:

Согласно закону Авогадро, равные объемы любых газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) содержат одинаковое число молекул. Нормальные условия (н. у.) — это стандартные температура (0 °C) и давление (1 атм), одинаковые для всех газов в задаче.

Из этого следует, что количество вещества (число моль) для каждой порции газа одинаково:

$\nu(O_2) = \nu(NH_3) = \nu(CH_4) = \nu(HCl) = \nu$

Масса вещества ($m$) связана с количеством вещества ($\nu$) и молярной массой ($M$) формулой:

$m = \nu \cdot M$

Поскольку количество вещества $\nu$ для всех газов одинаково, то масса порции газа будет прямо пропорциональна его молярной массе. Газ с наибольшей молярной массой будет иметь и наибольшую массу.

Вычислим молярные массы ($M$) для каждого газа, используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы (H ≈ 1, C ≈ 12, N ≈ 14, O ≈ 16, Cl ≈ 35.5):

Молярная масса кислорода $O_2$: $M(O_2) = 2 \cdot 16 = 32$ г/моль.

Молярная масса аммиака $NH_3$: $M(NH_3) = 14 + 3 \cdot 1 = 17$ г/моль.

Молярная масса метана $CH_4$: $M(CH_4) = 12 + 4 \cdot 1 = 16$ г/моль.

Молярная масса хлороводорода $HCl$: $M(HCl) = 1 + 35.5 = 36.5$ г/моль.

Сравним полученные молярные массы:

$16 \text{ г/моль } (CH_4) < 17 \text{ г/моль } (NH_3) < 32 \text{ г/моль } (O_2) < 36.5 \text{ г/моль } (HCl)$

Наибольшую молярную массу имеет хлороводород ($HCl$). Следовательно, при одинаковом объеме и одинаковых условиях его порция будет иметь наибольшую массу.

Ответ: Наибольшую массу имеет порция хлороводорода ($HCl$).