Номер 3, страница 7 - гдз по химии 8 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Власовец

Дано

Для решения задачи используем приближенные значения молярных масс атомов:

$M_C \approx 12.01 \text{ г/моль}$

$M_O \approx 16.00 \text{ г/моль}$

$M_{He} \approx 4.00 \text{ г/моль}$

$M_{воздуха} \approx 29.00 \text{ г/моль}$

Найти

Какой из газов (угарный газ (CO), гелий (He), озон (O$_3$)) следует использовать для заполнения шара для воздухоплавания.

Решение

Для того чтобы шар поднялся в воздух, газ, которым он заполнен, должен быть легче окружающего воздуха. Это означает, что его молярная масса должна быть меньше средней молярной массы воздуха. Рассчитаем молярные массы предложенных газов.

Молярная масса угарного газа (CO):

$M_{CO} = M_C + M_O = 12.01 + 16.00 = 28.01 \text{ г/моль}$

Молярная масса гелия (He):

$M_{He} = 4.00 \text{ г/моль}$

Молярная масса озона (O$_3$):

$M_{O_3} = 3 \times M_O = 3 \times 16.00 = 48.00 \text{ г/моль}$

Теперь сравним молярные массы каждого газа со средней молярной массой воздуха ($M_{воздуха} \approx 29.00 \text{ г/моль}$):

1. Для угарного газа (CO): $M_{CO} = 28.01 \text{ г/моль}$. Это значение немного меньше $M_{воздуха}$. Теоретически, CO может обеспечить подъемную силу, но его молярная масса очень близка к молярной массе воздуха, что означает крайне низкую подъемную силу. Кроме того, угарный газ очень ядовит и является горючим газом, что делает его крайне опасным для использования в воздухоплавании.

2. Для гелия (He): $M_{He} = 4.00 \text{ г/моль}$. Это значение значительно меньше $M_{воздуха}$. Гелий обеспечивает высокую подъемную силу. Кроме того, гелий является инертным газом, то есть он негорюч и нетоксичен, что делает его безопасным для использования.

3. Для озона (O$_3$): $M_{O_3} = 48.00 \text{ г/моль}$. Это значение больше $M_{воздуха}$. Озон тяжелее воздуха, поэтому он не может обеспечить подъемную силу. Также озон является сильным окислителем и токсичен, что делает его непригодным для воздухоплавания.

Исходя из расчетов молярных масс и соображений безопасности, гелий является единственным подходящим газом из предложенных.

Ответ

Для воздухоплавания следует заполнить шар гелием (He). Гелий значительно легче воздуха ($M_{He} = 4.00 \text{ г/моль}$ против $M_{воздуха} \approx 29.00 \text{ г/моль}$) и, в отличие от угарного газа, является негорючим и нетоксичным, что критически важно для безопасности.