Если соединить газы Уксуснуя кислота и ртуть не смешивая, то каково будет их распределение по высоте

Давайте сначала определим предмет и раздел, к которому относится это задание.

Предмет:

Раздел:

Теперь разберём задачу. Укротим её по частям.

1. Какие вещества участвуют в задании?
   • Уксусная кислота (CH₃COOH): это слабая кислота. Однако в данном контексте предполагается, что мы имеем дело с её газообразной формой. Уксусная кислота может испаряться и существует как газ.
   • Ртуть (Hg): это металл, который не существует в газообразной форме при нормальных условиях температуры и давления (нормальные условия: ≈ 20°C и 1 атмосферное давление). Ртуть при комнатной температуре находится в жидком состоянии. Для того чтобы она стала газом, температура должна подняться больше 357°C (её температура кипения).
2. Что сказано в задаче?

   Нас просят соединить газы уксусной кислоты и ртуть не смешивая. Это значит, что мы рассматриваем их отдельное распределение в ёмкости (по высоте).

3. Ключевой факт для решения: газы располагаются в зависимости от их плотности.

   Плотность газов считается по формуле: \\[ \\rho = \\frac{M}{V}, \\] где M — молярная масса газа, V — его молярный объем. Однако при стандартных условиях (температура 273 К, давление 1 атм) молярный объём любого газа одинаков и равен 22,4 л/моль. Поэтому для оценки плотности газа мы можем учитывать только его молярную массу (M).

4. Найдём молярную массу для каждого вещества:
   • Уксусная кислота (CH₃COOH): C = 12, H = 1, O = 16. Суммируем атомные массы: \\[ M_{CH₃COOH} = 2(12) + 4(1) + 2(16) = 60 \, \\text{г/моль}. \\]
   • Ртуть (Hg): атомная масса M_{Hg} = 200 \, \\text{г/моль}. (Ртуть испаряется, становясь паром, если её нагреть выше 357°C.)
5. Сравнение молярных масс и вывод:
   • Уксусная кислота (60 \, \\text{г/моль}) легче по сравнению с парами ртути (200 \, \\text{г/моль}).
   • Это означает, что в любом сосуде пары ртути займут нижний слой, а пары уксусной кислоты — верхний слой, поскольку более тяжёлые газы (с большей плотностью) располагаются ближе к дну сосуда.

Обоснованный вывод:

Если соединить газообразную уксусную кислоту и пары ртути в одной ёмкости, не смешивая их, то пары ртути будут находиться ближе к дну (в нижнем слое), а уксусная кислота расположится выше (в верхнем слое) из-за разницы в их плотностях из-за молярных масс.