Номер 6, страница 143 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

6. Объясните, почему при получении аммиака в лаборатории его собирают в пробирку, перевернутую вверх дном. Можно ли собирать аммиак путем вытеснения воды? Почему?

Объясните, почему при получении аммиака в лаборатории его собирают в пробирку, перевернутую вверх дном.

Решение

Способ собирания газа методом вытеснения воздуха зависит от его плотности относительно воздуха. Газ, который легче воздуха, собирают в сосуд, перевернутый дном вверх. Газ, который тяжелее воздуха, собирают в сосуд в обычном положении (дном вниз). Чтобы определить способ сбора аммиака ($NH_3$), необходимо сравнить его молярную массу со средней молярной массой воздуха.

Молярная масса аммиака ($NH_3$) рассчитывается как сумма атомных масс составляющих его элементов:

$M(NH_3) = A_r(N) + 3 \cdot A_r(H) = 14 + 3 \cdot 1 = 17 \text{ г/моль}$.

Средняя молярная масса воздуха, который является смесью газов (в основном азота $N_2$ и кислорода $O_2$), принимается равной 29 г/моль.

Сравнивая молярные массы, получаем: $M(NH_3) < M(\text{воздуха})$, так как $17 \text{ г/моль} < 29 \text{ г/моль}$.

Это означает, что аммиак значительно легче воздуха. Поэтому при его сборе он будет подниматься вверх, заполняя перевернутую пробирку и вытесняя из нее более тяжелый воздух.

Ответ: Аммиак собирают в перевернутую вверх дном пробирку, потому что он легче воздуха.

Можно ли собирать аммиак путем вытеснения воды? Почему?

Решение

Метод сбора газа путем вытеснения воды применим только для газов, которые нерастворимы или очень плохо растворимы в воде.

Аммиак ($NH_3$) обладает очень высокой растворимостью в воде. Он не только растворяется, но и вступает в химическую реакцию с водой, образуя гидрат аммиака (гидроксид аммония):

$NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_3 \cdot H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$

Растворимость аммиака чрезвычайно высока (при 20°C в 1 объеме воды растворяется около 700 объемов аммиака). Поэтому при попытке собрать его над водой он будет практически полностью поглощаться водой, а не накапливаться в сосуде.

Ответ: Нет, собирать аммиак путем вытеснения воды нельзя, так как он очень хорошо растворяется в воде.