Какие из данных газов легче, а какие тяжелее воздуха: кислород O2, водород H2 или углекислый газ CO2? Докажите.

Чтобы определить, какие из газов — кислород (O₂), водород (H₂) и углекислый газ (CO₂) — легче или тяжелее воздуха, нужно сравнить их молекулярные массы с молекулярной массой воздуха. Воздух — это смесь газов, в основном азота (N₂, около 78%) и кислорода (O₂, около 21%), с небольшой примесью других газов. Средняя молекулярная масса сухого воздуха составляет примерно 29 г/моль.

Теперь рассмотрим молекулярные массы каждого из указанных газов:

1. Кислород (O₂)
   Атомная масса кислорода ≈ 16 г/моль
   Молекула O₂ состоит из двух атомов:
   2 × 16 = 32 г/моль
   → Кислород тяжелее воздуха.

2. Водород (H₂)
   Атомная масса водорода ≈ 1 г/моль
   Молекула H₂ состоит из двух атомов:
   2 × 1 = 2 г/моль
   → Водород намного легче воздуха.

3. Углекислый газ (CO₂)
   Атомная масса углерода ≈ 12 г/моль
   Атомная масса кислорода ≈ 16 г/моль
   Молекула CO₂ состоит из одного атома углерода и двух атомов кислорода:
   12 + (2 × 16) = 44 г/моль
   → Углекислый газ значительно тяжелее воздуха.

Вывод:

• Легче воздуха: водород (H₂)

• Тяжелее воздуха: кислород (O₂), углекислый газ (CO₂)

Это объясняется сравнением молекулярной массы каждого газа с молекулярной массой воздуха. Чем меньше масса молекулы газа, тем легче газ по сравнению с воздухом.