Хімія. Поглиблений рівень. Повторне видання. 8 клас. Бутенко

§ 33. Відносна густина газів

У цьому параграфі ви дізнаєтеся про:

  • відносну густину газу;
  • деякі поняття, користуючись якими ви зможете виконувати різні обчислення для визначення відносної густини газів.

Вивчаючи властивості газу, важливо знати, легший чи важчий він за інші гази або їхні суміші (наприклад, за водень або повітря). Це вкрай необхідно, щоб визначити, де можна застосувати певний газ на практиці, зрозуміти, у яких шарах атмосфери він зосереджується і т. ін. Це важливо знати й для того, щоб вирішити, як розташувати посудину для збирання газу — догори дном (рис. 37) чи догори отвором (рис. 38).

Рис. 37. Збирання водню витискуванням повітря

Рис. 38. Збирання кисню витискуванням повітря

Для того щоб оцінити, легший чи важчий газ порівняно з іншим газом, користуються значенням відносної густини газу.

Із визначення густини ρ речовини випливає, що маса m порції речовини об’ємом V дорівнює

m(Х) = ρ(Х) · V(Х).

Згідно із цією формулою однакові об’єми газів за однакових умов (наприклад, за Т = 273 К і Р = 101 325 Па) мають різні маси через розбіжності у величинах густини ρ1 і ρ2 цих газів:

m11) = ρ11) · V(Х1), m22) = ρ22) · V(Х2).

Для 1 моль будь-якого газу за нормальних умов V = Vm = 22,4 л/моль, тоді наведена формула для визначення молярної маси газу набуває вигляду

М = 22,4 ρ.

Відношення значень густини газів у хімії та фізиці називають відносною густиною одного газу за іншим. Відносну густину позначають буквою D:

Умовно позначивши формулу СО2 як X, а формулу О2 — як Х1, відносну густину газів можна виразити таким чином:

Відносна густина газу за іншим газом є відношенням молярних або відносних молекулярних мас цих газів.

Найчастіше відносну густину газу визначають за воднем і за повітрям.

За молярну масу повітря беруть величину, що дорівнює 29 г/моль, яку ще називають середньою відносною молярною масою повітря. Як відомо, повітря є сумішшю в основному газів азоту та кисню, тому молекули повітря не існує.

Відносну густину будь-якого газу за повітрям і воднем обчислюють відповідно за формулами

Якщо відомо відносну густину газу, наприклад, за воднем або за повітрям, то можна визначити його молярну масу:

M(X) = 2DH2(X);

М(Х) = 29Dпов (X).

Густину газів можна визначати не тільки за воднем і за повітрям, а й за будь-яким іншим газом.

Приклади розв’язування задач

Приклад 1. Якою є густина газуватого хлору (за н. у.)?

Приклад 2. Відносна густина газуватої речовини за метаном СН4 дорівнює 4. Які відносна молекулярна та молярна маси, а також маса однієї молекули цієї речовини?

Приклад 3. Обчисліть значення відносної густини гідроген сульфіду (сірководню) H2S за воднем Н2, повітрям, азотом N2, киснем О2, метаном СН4, карбон(ІІ) оксидом CO.

Запитання та завдання

°1. Що називають відносною густиною одного газу за іншим?

°2. З якою метою визначають відносну густину газів за повітрям?

3. Чому дорівнює густина (г/л) сульфур(ІV) оксиду SO2, якщо 128 г його за нормальних умов займають об’єм 44,8 л?

*4. Як на підставі формули амоніаку ΝΗ3визначити його густину за нормальних умов, відносну густину за азотом Ν2 і за повітрям, а також масу однієї молекули?

5. Відносна густина деякого газу за воднем Н2 дорівнює 32. Якою є відносна густина цього газу за повітрям?

6. Чому дорівнює густина газу, якщо 5 л його за нормальних умов мають масу 12,05 г, та яка його відносна густина за метаном СН4?

7. Визначте формулу газуватої речовини, що складається з атомів Силіцію й Гідрогену, якщо співвідношення цих атомів становить 1 : 4, а відносна густина за повітрям за нормальних умов — 1,103 г/л.

8. Відносна густина пари деякої речовини за карбон(ІІ) оксидом CO за нормальних умов дорівнює 6. Якою є відносна молекулярна маса цієї речовини та маса однієї молекули?

*9. Густина пари фосфору білого за метаном СН4 за деякої температури дорівнює 7,75. Скільки атомів у молекулі фосфору за цих умов?

*10. Маса 1 л деякого газу за нормальних умов дорівнює 1,251 г. Визначте відносну густину цього газу за воднем і масу одного атома, якщо його молекули двоатомні.

11. Маса 300 см3 газу за нормальних умов дорівнює 0,86 г. Яка відносна густина цього газу за азотом N2?

12. Чому дорівнює відносна густина за воднем Н2 і за повітрям таких газів, як фтор F2, карбон(ІІ) оксид CO, гідроген сульфід H2S?