Какой из насыщенных углеводородов легче воздуха? Ответ подтвердите расчетами.

Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть плотность различных насыщенных углеводородов и сравнить их с плотностью воздуха.

Плотность воздуха при нормальных условиях (температура 20°C, давление 1 атм) составляет примерно 1,2 кг/м³.

Теперь рассмотрим несколько насыщенных углеводородов:

1. Метан (CH₄):

   • Молекулярная масса метана: 16 г/моль.

   • Плотность метана можно вычислить, используя формулу плотности:

     $$\rho = \frac{m}{V}$$

     где $m$ — масса, $V$ — объем. Для идеального газа плотность можно выразить через молекулярную массу и молярный объем (22,4 л при нормальных условиях):

     $$\rho_{\text{метан}} = \frac{16 \, \text{г/моль}}{22.4 \, \text{л}} = 0.714 \, \text{г/л} = 0.000714 \, \text{кг/м³}.$$

     Это гораздо меньше плотности воздуха, что значит, что метан легче воздуха.

2. Этан (C₂H₆):

   • Молекулярная масса этана: 30 г/моль.

   • Плотность этана:

     $$\rho_{\text{этан}} = \frac{30 \, \text{г/моль}}{22.4 \, \text{л}} = 1.34 \, \text{г/л} = 1.34 \, \text{кг/м³}.$$

     Этан тяжелее метана, но всё равно легче воздуха.

3. Пропан (C₃H₈):

   • Молекулярная масса пропана: 44 г/моль.

   • Плотность пропана:

     $$\rho_{\text{пропан}} = \frac{44 \, \text{г/моль}}{22.4 \, \text{л}} = 1.96 \, \text{г/л} = 1.96 \, \text{кг/м³}.$$

     Пропан также тяжелее воздуха.

4. Бутан (C₄H₁₀):

   • Молекулярная масса бутана: 58 г/моль.

   • Плотность бутана:

     $$\rho_{\text{бутан}} = \frac{58 \, \text{г/моль}}{22.4 \, \text{л}} = 2.59 \, \text{г/л} = 2.59 \, \text{кг/м³}.$$

     Бутан значительно тяжелее воздуха.

Вывод:
Из приведённых примеров метан (CH₄) является самым лёгким углеводородом, так как его плотность значительно ниже плотности воздуха.