Хімія. Повторне видання. 8 клас. Ярошенко (2025)
§ 14. Відносна густина газів, обчислення з її використанням
• Спрогнозуй, як будуть рухатись три повітряні кульки (мал. 13), наповнені а) воднем, б) вуглекислим газом, в) азотом, якщо їх одночасно відпустити з висоти зросту людини.
Мал. 13. Початок експерименту з кульками
• Запиши формули простих газуватих речовин, що мають двоатомні молекули.
• Що спільного та чим відрізняються кисень і вуглекислий газ кількістю речовини 2 моль кожен?
• Що означають та як обчислити масові частки елементів у сполуці?
Опрацюй. Зрозумій. Використай
Порівнюючи речовини, зазвичай користуються такими величинами, як маса, об’єм, кількість речовини, густина (або її ще називають дійсна густина). Для газуватих речовин досить вживаною характеристикою є не дійсна, а відносна густина. Вона дає змогу встановити, легший чи важчий один газ за інший.
ВІДНОСНА ГУСТИНА ГАЗІВ показує, у скільки разів один газ легший або важчий за інший газ чи газову суміш, і є безрозмірною величиною. Відносну густину газів позначають великою літерою D латинського алфавіту (вимовляється «де»).
Відносна густина одного газу за іншим газом (D) — це відношення густини одного газу (ρ1) до густини іншого газу (ρ2), виміряних за однакових умов:
Оскільки густина — це маса одного об’єму речовини, а молярний об’єм усіх газів за нормальних умов однаковий — 22,4 л, робимо висновок про те, що густини газів співвідносяться між собою, як їхні молярні маси. Вам відомо, що молярні маси чисельно дорівнюють відносним молекулярним масам речовин. Звідси відносна густина газів може бути обчислена за формулами:
де Мr1 — відносна молекулярна маса газу, для якого визначають відносну густину;
Мr2 — відносна молекулярна маса газу, за яким визначають відносну густину;
М1 — молярна маса газу, для якого визначають відносну густину;
М2 — молярна маса газу, за яким визначають відносну густину.
Внизу справа після літери D пишуть формулу газу, за яким обчислюють відносну густину іншого газу. Наприклад, відносна густина за воднем позначається DH2, відносна густина за киснем — DO2, Dпов. — відносна густина за повітрям.
ЯК ОБЧИСЛИТИ ВІДНОСНУ ГУСТИНУ ОДНОГО ГАЗУ ЗА ІНШИМ. Відносну густину газів можна обчислювати за будь-яким газом — воднем, киснем, вуглекислим газом тощо, а також за газоподібними сумішами, наприклад повітрям.
Відносну молекулярну чи молярну масу газу, за яким обчислюють відносну густину, записують у знаменнику:
Розглянемо приклади.
Приклад 1. Обчислимо відносну густину кисню за воднем.
Відповідь: відносна густина кисню за воднем дорівнює 16, тобто кисень у 16 разів важчий за водень, а водень у стільки само разів легший від кисню.
Приклад 2. Обчислимо відносну густину метану СН4 за повітрям.
Розв’язання
Відповідь: відносна густина метану за повітрям дорівнює 0,55, тобто метан у 0,55 раза легший за повітря.
Приклад 3. Обчислимо відносну густину кисню за повітрям Dпов.(О2).
Розв’язання
Мr(О2) = 2 • 16 = 32;
Мr(пов.) = 29;
Dпов. (О2) = 32 : 29 = 1,1.
Відповідь: відносна густина кисню за повітрям Dпов.(О2) = 1,1.
Як бачимо, кисень дещо важчий за повітря.
Ці та інші приклади засвідчують: якщо відносна густина газу більша за одиницю, він важчий, ніж той, із яким його порівнюють. І навпаки, якщо відносна густина менше одиниці, газ легший, ніж той, із яким його порівнюють.
ПЛІЧ-О-ПЛІЧ
Завдання 1. Розгляньте розташування кульок терезів на малюнках колажу. Поясніть, чому саме таке розташування кульок зображено.
Завдання 2. До кожного з малюнків напишіть у зошиті обчислення відносної густини важчого газу за легшим.
Завдання 3. Скориставшись знаннями про відносну густину газів за повітрям, перевірте, правильно чи ні кожен / кожна з вас на початку уроку спрогнозував / спрогнозувала результат досліду (мал. 13). Намалюйте рух у повітрі, відпущених дівчинкою кульок.
З науковою метою, для екскурсій та екзотичних подорожей часто використовують повітряні кулі (колаж). Так називають літальні апарати, наповнені гарячим повітрям або газом, легшим за повітря (наприклад, гелієм).
Метеорологічна повітряна куля для спостереження за погодою
Повітряна куля для прогулянок та екскурсій
Військова повітряна куля з відбивачами
Медіапошук
У 2002 році американець Стів Фоссетт здійснив першу навколосвітню мандрівку на повітряній кулі. Він перебував у повітрі майже 15 діб, подолав понад 33 000 км і не здійснив жодної посадки упродовж подорожі.
Завдання. Із доступних джерел дізнайся, як це вдалося мандрівнику. Склади каталог речовин та приладів, фізичних і хімічних явищ, що дали змогу Стіву Фоссету успішно здійснити безпосадковий переліт на повітряній кулі.
Повітряна куля Стіва Фоссета
УСТАНОВЛЕННЯ ХІМІЧНИХ ФОРМУЛ СПОЛУК ЗА ДАНИМИ ПРО ЇХНІ СКЛАД І ВІДНОСНУ ГУСТИНУ. Напишемо похідні формули відносної густини газів:
Звідси, якщо відома відносна густина газу 1 за газом 2 Dгаз 2 (газ 1), то можна обчислити відносну молекулярну / молярну масу кожного із цих газів.
Приклад 4. Обчислимо відносну молекулярну масу газу, відносна густина якого за повітрям дорівнює 2.
Розв’язання
Відповідь: відносна молекулярна маса газу дорівнює 58.
Якщо відомі також масові частки елементів у сполуці, то можна встановити хімічну формулу речовини.
Приклад 5. Бінарна сполука Нітрогену з Гідрогеном має відносну густину за воднем 8,5. Установимо хімічну формулу речовини, якщо масова частка Нітрогену в ній дорівнює 82 %.
ТОБІ ДО СНАГИ
1. Чим дійсна густина газів відрізняється від відносної?
2. Закінчи речення: Відносна густина газу більша одиниці, якщо...
3. Проаналізуй твердження. Чи є з-поміж них правильні?
Твердження 1. Амоніак легший за повітря.
Твердження 2. Гідроген сульфід важчий за кисень.
4. Знайди і виправ помилки:
- а) відносна густина карбон(ІІ) оксиду за азотом дорівнює 2;
- б) відносна густина бутану С4Н10 за повітрям дорівнює 2;
- в) карбон(IV) оксид важчий за хлор;
- г) азот й етен С2Н4 мають однакову відносну густину за воднем.
5. Відносна густина газу за воднем дорівнює 22. Обчисли:
- а) масу 1 л цього газу за нормальних умов;
- б) відносну густину цього газу за повітрям.
6. Бінарна сполука Карбону й Гідрогену має відносну густину за вуглекислим газом 1. Установи формулу речовини, якщо масова частка Карбону в ній дорівнює 81,82 %.
7. Французький письменник Жуль Верн написав і в 1863 році опублікував захопливий пригодницький роман «П’ять тижнів на повітряній кулі». В основу книги покладено достовірні факти з географічної екскурсії «Cinq semaines en ballon» трьох британських мандрівників над Африкою на повітряній кулі.
Завдання 1. З доступних джерел ознайомся із сюжетом книги, за бажанням прочитай всю книгу.
Завдання 2. З’ясуй, за допомогою чого мандрівники підняли повітряну кулю і підтримували її рух у повітряному просторі.
Завдання 3. Занотуй, які географічні відкриття вони здійснили, подорожуючи на кулі.
Завдання 4. Поділись своїми враженнями від книги з друзями.
