Номер 3, страница 58 - гдз по химии 7 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Масловская

Дано

Три конические колбы имеют одинаковую массу. Они полностью заполнены различными газами: озоном ($O_3$), кислородом ($O_2$) и водородом ($H_2$). Колбы плотно закрыты притертыми пробками.

Перевод в СИ

Для решения задачи нам потребуются относительные молярные массы газов:

• Молярная масса водорода ($H_2$): $M(H_2) \approx 2.016 \text{ г/моль} = 0.002016 \text{ кг/моль}$
• Молярная масса кислорода ($O_2$): $M(O_2) \approx 31.999 \text{ г/моль} = 0.031999 \text{ кг/моль}$
• Молярная масса озона ($O_3$): $M(O_3) \approx 47.998 \text{ г/моль} = 0.047998 \text{ кг/моль}$

Найти

Предложить, как, не открывая пробок, определить, в какой колбе находится водород.

Решение

По условию задачи, все три конические колбы имеют одинаковую массу, и каждая из них полностью заполнена соответствующим газом. Это означает, что объем газа во всех колбах одинаков. Общая масса каждой колбы будет складываться из массы пустой колбы и массы газа, находящегося внутри нее.

Для определения газа в колбе без ее открывания, можно использовать разницу в массе газов. Масса газа в колбе зависит от его молярной массы (или плотности) при одинаковых условиях (температуре и давлении) и объеме. Согласно закону Авогадро, равные объемы различных газов при одинаковых температуре и давлении содержат одинаковое число молекул. Следовательно, масса газа будет прямо пропорциональна его молярной массе.

Сравним молярные массы данных газов:

• Водород ($H_2$) имеет наименьшую молярную массу: $M(H_2) \approx 2$ г/моль.
• Кислород ($O_2$) имеет молярную массу: $M(O_2) = 32$ г/моль.
• Озон ($O_3$) имеет наибольшую молярную массу: $M(O_3) = 48$ г/моль.

Поскольку водород является самым легким из этих трех газов, колба, заполненная водородом, будет иметь наименьшую общую массу. Колба с озоном будет самой тяжелой, а колба с кислородом будет иметь промежуточную массу.

Таким образом, для определения колбы с водородом необходимо взвесить все три колбы. Для этого можно использовать аналитические или лабораторные весы.

Ответ:

Необходимо взвесить все три колбы на точных весах. Колба, обладающая наименьшей общей массой, содержит водород, поскольку водород ($H_2$) является самым легким из предложенных газов.