Хімія. Повторне видання (2025). 8 клас. Попель

§ 18. Відносна густина газу

Напевно, ви бачили, як у святкові дні піднімаються вгору різнобарвні кульки, наповнені легким газом — воднем або гелієм. Водень раніше використовували метеорологи, запускаючи в повітря кульки з цим газом і закріпленими датчиками. У першій половині XX ст. воднем наповнювали дирижаблі, якими транспортували різні вантажі, а також перевозили людей. Водень — легкозаймистий газ, а його суміш з повітрям від іскри вибухає. Це спричинило катастрофу великого дирижабля в 1937 р. і скоротило використання водню в різних сферах.

Важчий за повітря вуглекислий газ накопичується в деяких печерах. Таке явище іноді призводить до загибелі людей, які опиняються в цих місцях, через зупинку дихання.

Ті, хто працює в лабораторіях, на заводах, у транспортній галузі, мають знати, передусім для власної безпеки, важчий чи легший за повітря певний газ або випари нафтопродукту чи розчинника. Густину газів і випарів враховують також пожежники, гасячи вогонь.

Дізнаєтеся, зрозумієте, використаєте

• Яка відмінність між густиною та відносною густиною газу?
• Як установити, легший чи важчий газ за повітря?
• Як використовують відносну густину газу в розв’язуванні задач?

В однакових об’ємах різних газів міститься одна й та сама кількість молекул¹. Оскільки молекули різних речовин мають різну масу, то маси однакових об’ємів газів також різні. Наприклад, маса 1 см³ кисню за нормальних умов становить 0,00143 г, а маса такого самого об’єму водню — 0,0000893 г. Кисень важчий за водень (мал. 48). А в скільки разів? Поділимо масу 1 см³ кисню на масу 1 см³ водню:

¹ За одних і тих самих умов.

Отже, кисень у 16 разів важчий за водень.

Мал. 48. Порівняння мас однакових об’ємів газів

Число 16 називають відносною густиною кисню за воднем. Цю величину позначають літерою D:

D_H2(О₂) = 16.

Відносна густина газу за іншим газом — відношення маси певного об’єму газу до маси такого самого об’єму іншого газу (за однакових температури і тиску).

Маса речовини об’ємом 1 см³ чисельно дорівнює її густині. Густини кисню і водню за нормальних умов такі:

ρ(О₂) = 0,00143 г/см³,

ρ(Н₂) = 0,0000893 г/см³.

Дізнатися, у скільки разів кисень важчий за водень, можна, поділивши густину кисню на густину водню:

Ця формула пояснює, чому величину, про яку йдеться в параграфі, названо відносною густиною.

Думаймо

Чи можна за допомогою аналогічних обчислень з’ясувати, у скільки разів алюміній легший за свинець, а гліцерин важчий за етиловий спирт? Відповідь аргументуйте.

Варто знати

Найлегший з усіх газів — водень Н₂, найважчий — радон Rn.

Відносна густина, як і відносна атомна або молекулярна маса, не має розмірності.

Якщо взяти порції кисню і водню об’ємами по 22,4 л за нормальних умов, то маси газів (у грамах) чисельно дорівнюватимуть їхнім молярним або відносним молекулярним масам. Узявши це до уваги обчислимо відносну густину кисню за воднем:

Перетворимо всі наведені вище формули на загальні. Важчий газ позначимо літерою В, легший — літерою А, а відносну густину першого газу за другим — D_A(B):

Запам’ятайте: маси газів можна використовувати для обчислення відносної густини газу лише за умови, що V(B) = V(А).

Розв’язуймо задачу

Обчисліть відносну густину вуглекислого газу за гелієм.

Гази часто порівнюють з повітрям. Хоча повітря — суміш газів, проте його можна умовно вважати газом з молярною масою 29 г/моль. Цю величину називають середньою молярною масою повітря. Її значення перебуває в проміжку між числами 32 і 28 — відносними молекулярними масами кисню О₂ та азоту N₂, які є основними компонентами повітря.

М(пов.) = 29 г/моль

Як обчислити середню молярну масу повітря, ви можете дізнатися за покликанням у QR-коді (https://h8.academiabook.club/r-1-p-19.html).

text

Формули для обчислення відносної густини газу В за повітрям:

Думаймо

Доведіть, що водень і метан легші від повітря.

З’ясувати, легший чи важчий газ за повітря, дуже просто. Потрібно заповнити ним гумову кульку і відпустити її.

Експериментуймо

На малюнку — п’ять кульок з газами, формули яких зазначено на них. Якщо газ легший за повітря, зобразіть у зошиті кульку з газом, яка рухається вгору, а якщо газ важчий за повітря, зобразіть кульку, що рухається вниз.

Обговорюймо

Чому кисень, який важчий від повітря, не накопичується біля земної поверхні, а легший від повітря азот не піднімається вгору?

Працюємо разом

Розглянемо приклади розв’язування задач, у яких обчислимо або використаємо відносну густину газу.

Задача 1.

Обчислити відносні густини вуглекислого газу за воднем і за повітрям.

Згідно з отриманим результатом вуглекислий газ у 1,52 раза важчий від повітря. Очевидно, що повітря у стільки ж разів легше від вуглекислого газу.

Знаючи відносну густину невідомого газу В за певним газом А, можна обчислити молярну масу газу В за формулою

М(В) = D_А(B) • М(А).

Задача 2.

Відносна густина газу X (сполука Сульфуру) за воднем становить 17. Обчислити молярну масу газу X і встановити його хімічну формулу.

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про відносну густину газу, її обчислення та використання.

Думаймо

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ

Перевірмо себе

1. Порівняйте величини «відносна густина» і «густина».

2. Обчисліть відносну густину за воднем газів із такими формулами: Не, Ne, СН₄, NH₃, N₂, CO, SiH₄, SO₂. (Усно.)

Поміркуймо

3. Чому відносну густину газу наводять, не вказуючи умови — тиск і температуру?

4. Відносна густина за воднем газоподібної простої речовини становить 24. Яка хімічна формула цієї речовини?

5. Укажіть напрямок переміщення в повітрі:

• а) газу хлору Сl₂, який використовували в хімічних атаках у Першій світовій війні;
• б) газу амоніаку ΝΗ₃ в разі аварії на хімічному заводі.

Аналізуймо

6. Один зі способів збирання газу в хімічному досліді — витиснення ним повітря з посудини. Оберіть варіант розміщення пробірки (мал. 49), у яку збиратимете:

• а) вуглекислий газ;
• б) водень;
• в) метан СН₄.

Мал. 49. Варіанти збирання газу в пробірку

Пояснюймо

7. Чому відносна густина суміші газу етилену С₂Н₄ з чадним газом СО не залежить від її кількісного складу?

Розв'язуймо задачу

8. Обчисліть густину повітря за нормальних умов.

9. Відносна густина газу А за повітрям становить 1,59. Обчисліть відносну молекулярну масу цього газу.

10.* Є газ, який легший за повітря в 1,7 раза. Важчий чи легший він за метан СН₄ й у скільки разів?

11. Маса газу X об’ємом 2 л становить 3,75 г, а маса такого самого об’єму газу Υ — 2,32 г. Обчисліть густину газу X, а також його відносну густину за газом Υ.

12. Газ об’ємом 1 л за нормальних умов має масу 1,96 г. Обчисліть відносну густину цього газу за азотом.

Формуймо словничок

13. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

Оцінюймо свої знання

14. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.