Номер 3, страница 4 - гдз по химии 8 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Власовец

Дано:
Список газов для сравнения: сернистый газ ($SO_2$), гелий ($He$), азот ($N_2$).
Требуется определить, каким газом следует заполнить шар для воздухоплавания, и подтвердить ответ расчетами.

Перевод в систему СИ:
Данная задача не требует перевода физических величин в систему СИ, так как для решения необходимо сравнить относительные молярные массы газов.

Найти:
Газ, наиболее подходящий для воздухоплавания.

Решение
Для воздухоплавания шар должен быть заполнен газом, плотность которого значительно меньше плотности окружающего воздуха. При одинаковых температуре и давлении плотность газа прямо пропорциональна его молярной массе. Следовательно, для выбора наиболее подходящего газа необходимо сравнить молярные массы предложенных газов с молярной массой воздуха. Чем меньше молярная масса газа, тем большую подъемную силу он создаст.

Используем следующие приближенные значения атомных масс элементов:

сера (S): $32.07$ г/моль
кислород (O): $16.00$ г/моль
гелий (He): $4.00$ г/моль
азот (N): $14.01$ г/моль

Рассчитаем молярные массы каждого из предложенных газов:

сернистым газом ($SO_2$)
Молярная масса сернистого газа ($SO_2$) рассчитывается как сумма атомной массы серы и двух атомных масс кислорода: $M(SO_2) = M(S) + 2 \cdot M(O) = 32.07 \, \text{г/моль} + 2 \cdot 16.00 \, \text{г/моль} = 32.07 \, \text{г/моль} + 32.00 \, \text{г/моль} = 64.07 \, \text{г/моль}$.
Ответ: $M(SO_2) = 64.07 \, \text{г/моль}$.

гелием
Молярная масса гелия ($He$) равна его атомной массе: $M(He) = 4.00 \, \text{г/моль}$.
Ответ: $M(He) = 4.00 \, \text{г/моль}$.

азотом
Молярная масса азота ($N_2$) рассчитывается как сумма атомных масс двух атомов азота: $M(N_2) = 2 \cdot M(N) = 2 \cdot 14.01 \, \text{г/моль} = 28.02 \, \text{г/моль}$.
Ответ: $M(N_2) = 28.02 \, \text{г/моль}$.

Для сравнения, приближенная средняя молярная масса воздуха составляет около $29$ г/моль.

Сравним молярные массы рассчитанных газов с молярной массой воздуха ($M_{\text{воздуха}} \approx 29 \, \text{г/моль}$):
Сернистый газ ($SO_2$): $M(SO_2) = 64.07 \, \text{г/моль}$. Это значительно больше, чем молярная масса воздуха. Следовательно, сернистый газ тяжелее воздуха и не будет обеспечивать подъемную силу.

Гелий ($He$): $M(He) = 4.00 \, \text{г/моль}$. Это значительно меньше, чем молярная масса воздуха. Гелий намного легче воздуха и обеспечит существенную подъемную силу.

Азот ($N_2$): $M(N_2) = 28.02 \, \text{г/моль}$. Эта молярная масса очень близка к молярной массе воздуха и лишь незначительно меньше. Азот немного легче воздуха, но его подъемная сила будет минимальной и недостаточной для эффективного воздухоплавания.

Наибольшую подъемную силу обеспечивает газ с наименьшей молярной массой, так как он будет обладать наименьшей плотностью. Из перечисленных газов наименьшую молярную массу имеет гелий ($4.00 \, \text{г/моль}$).

Ответ: Шар для воздухоплавания следует заполнить гелием.