Номер 3, страница 115 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

3. Какие трудности возникли для атомистической гипотезы при исследовании химических соединений веществ в газообразном состоянии?

3. Какие трудности возникли для атомистической гипотезы при исследовании химических соединений веществ в газообразном состоянии?
Основная трудность для атомистической гипотезы, предложенной Джоном Дальтоном, возникла при попытке согласовать ее с законом объёмных отношений Гей-Люссака. Атомистическая гипотеза утверждала, что все вещества состоят из неделимых частиц — атомов, и что частицы простых газов (например, водорода или кислорода) представляют собой одиночные атомы.
В то же время, согласно закону Гей-Люссака, объёмы реагирующих газов и газообразных продуктов реакции соотносятся как простые целые числа. Классическим примером, вызвавшим затруднения, была реакция образования хлороводорода: экспериментально было установлено, что 1 объём водорода реагирует с 1 объёмом хлора, образуя 2 объёма хлороводорода.
Если исходить из предположения, что в равных объёмах газов содержится одинаковое число частиц (атомов), то получалось противоречие. Реакция 1 атома водорода и 1 атома хлора должна была бы давать 1 частицу (молекулу) хлороводорода. Следовательно, из 1 объёма водорода и 1 объёма хлора должен был получиться 1 объём хлороводорода. Эксперимент же давал 2 объёма. Объяснить, как из одной частицы водорода и одной частицы хлора получаются две частицы продукта, было невозможно, не допустив деления исходных «неделимых» атомов, что подрывало основы атомистической гипотезы.

Ответ: Трудности заключались в явном противоречии между атомистической теорией (постулировавшей неделимость атомов) и экспериментальным законом объёмных отношений для газов, который, казалось, требовал деления атомов в ходе химических реакций.

4. Как разрешил эти трудности Авогадро?
Итальянский физик и химик Амедео Авогадро в 1811 году предложил гениальное решение этой проблемы. Он ввёл фундаментальное различие между атомом и молекулой. Авогадро предположил, что наименьшие частицы, которые существуют в свободном состоянии в простых газах, — это не отдельные атомы, а молекулы, состоящие из нескольких атомов.
Он выдвинул гипотезу, что молекулы водорода, хлора, кислорода, азота и других газов являются двухатомными (т.е. состоят из двух атомов: $H_2$, $Cl_2$, $O_2$ и т.д.).
С этой точки зрения реакция образования хлороводорода выглядит так:
$H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl$
Это означает, что одна молекула водорода ($H_2$) и одна молекула хлора ($Cl_2$) образуют две молекулы хлороводорода ($HCl$). В ходе реакции молекулы исходных газов распадаются на атомы, которые затем перегруппировываются, создавая молекулы нового вещества. При этом сами атомы остаются целыми и неделимыми. Таким образом, гипотеза Авогадро позволила объяснить закон объёмных отношений (1 объём газа $H_2$ + 1 объём газа $Cl_2$ → 2 объёма газа $HCl$), не нарушая при этом основной постулат атомистики о неделимости атомов в химических процессах.

Ответ: Авогадро разрешил трудности, введя понятие молекулы и предположив, что частицы простых газов состоят из двух атомов (двухатомные молекулы). Это позволило объяснить образование двух объёмов продукта из одного объёма каждого реагента через перегруппировку атомов без их деления.

5. В чём состоит закон Авогадро?
Закон Авогадро — это один из основных газовых законов, который формулируется следующим образом: в равных объёмах любых газов, находящихся при одинаковых температуре и давлении, содержится одинаковое число молекул.
Это значит, что объём газа ($\text{V}$) при постоянной температуре ($\text{T}$) и давлении ($\text{P}$) прямо пропорционален количеству молекул ($\text{N}$) или количеству вещества в молях ($\text{n}$).
Математически закон можно выразить так:
$V/N = const$ при $T = const, P = const$
или
$V \propto n$ при $T = const, P = const$
Важным следствием этого закона является то, что 1 моль любого идеального газа при одинаковых условиях занимает один и тот же объём. Этот объём называется молярным объёмом. При нормальных условиях (температура 0 °C и давление 1 атмосфера) молярный объём газа равен приблизительно 22,4 л/моль. Закон Авогадро сыграл ключевую роль в становлении атомно-молекулярной теории.

Ответ: Закон Авогадро гласит, что равные объёмы любых газов при одинаковой температуре и одинаковом давлении содержат одинаковое число молекул.