Плотность льда
Плотность льда и другие его физические свойства
= m / V, [г/см3, кг/м3].
Плотность твердого вещества – это справочная величина. Лед – это вода в твердом агрегатном состоянии. Чистая воды – бесцветная жидкость без вкуса, цвета и запаха, кипящая при 100oС и замерзающая при 0oС; её максимальная плотность (при 4oС) принята за 1 г/см3. Лед имеет меньшую плотность, чем жидкая вода и всплывает на её поверхность. Плотность льда равна 0,9167 г/см3.
Агрегатное состояние льда
К настоящему моменту времени известно о том, что лед способен существовать в виде трех аморфных разновидностей и 17 кристаллических модификациях, каждая из которых существует при определенных температуре и давлении (рис. 1).
Рис. 1. Фазовая диаграмма льда.
Химический состав и плотность льда
Химический состав льда соответствует химическому составу воды, поскольку лед и есть вода, только в твердом агрегатном состоянии. А, значит, лед состоит из 11,2% (масс.) водорода и 88,8% (масс.) кислорода.
Рис. 1. Строение молекулы воды.
Как видно из рис. 1., оба атома водорода в молекуле воды расположены по одну сторону от атома кислорода. Вследствие этого и высокой полярности связей H-O молекула H2O в целом характеризуется значительной полярностью.
Примеры решения задач
| Задание | Вычислите плотность а) по кислороду; б) по азоту; в) по воздуху следующих газов: аммиака NH3 и сернистого газа SO2. |
| Решение | Для того, чтобы вычислить относительную плотность одного газа по другому, надо относительную молекулярную массу первого газа разделить на относительную молекулярную массу второго газа.
Относительную молекулярную массу воздуха принимают равной 29 (с учетом содержания в воздухе азота, кислорода и других газов). Следует отметить, что понятие «относительная молекулярная масса воздуха» употребляется условно, так как воздух – это смесь газов. Mr(NH3) = Ar(N) + 3 ×Ar(H) = 14 + 3 ×1 = 14 + 3 = 17. Dair(NH3) = Mr(NH3) / Mr(air) = 17 / 29 = 0,59; DO2(NH3) = Mr(NH3) / Mr(O2) = 17 / 32 = 0,53; DN2(NH3) = Mr(NH3) / Mr(N2) = 17 / 28 = 0,61. Mr(O2) = 2 ×Ar(O) = 2 × 16 = 32. Mr(N2) = 2 ×Ar(N) = 2 × 14 = 28. 2) Mr(SO2) = Ar(S) + 2 ×Ar(O) = 32 + 2 ×16 = 32 + 32 = 64. Dair(SO2) = Mr(SO2) / Mr(air) = 64 / 29 = 2,21; DO2(SO2) = Mr(SO2) / Mr(O2) = 64 / 32 = 2; DH2(SO2) = Mr(SO2) / Mr(N2) = 64 / 28 = 2,29. |
| Ответ | Плотности аммиака по воздуху, кислороду и азоту соответственно равны 0,59, 0,53 и 0,61; плотности оксида серы (IV) по воздуху, кислороду и азоту соответственно равны 2,21, 2 и 2,29. |
| Задание | Плотность некоторого газа по гелию составляет 9,5. Известно, что газ является простым веществом. О каком веществе идет речь? |
| Решение | Отношение массы данного газа к массе другого газа, взятого в том же объеме, при той же температуре и том же давлении, называется относительной плотностью первого газа по второму. Данная величина показывает, во сколько раз первый газ тяжелее или легче второго газа.
D = M1 / M2. Молярная масса газа равна его плотности по отношению к другому газу, умноженной на молярную массу второго газа: M1 = D×M2. Тогда, молярная масса газа будет равна: Mgas = DHe× M(He) = 9,5 × 4 = 38 г/моль. Среди простых веществ в газообразном состоянии находятся азот, кислород, водород, хлор, неон, гелий, фтор, аргон, криптон, ксенон и радон. Формула молекулы фтора F2. Относительная атомная масса фтора равна 18,9984 а.е.м. Значит искомый газ – это фтор. |
| Ответ | Искомый газ –фтор |
