Номер 1, страница 65 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

1. Углерод образует с кислородом два соединения: окись углерода, в которой на три весовые части углерода приходится четыре весовые части кислорода, и двуокись углерода, в которой на три весовые части углерода приходится восемь весовых частей кислорода. Как объяснить эти соотношения на основании атомно-молекулярного учения?

1. Данные весовые соотношения объясняются основными положениями атомно-молекулярного учения, в частности, законом постоянства состава и законом кратных отношений.

Согласно атомно-молекулярному учению, все вещества состоят из атомов. Атомы каждого химического элемента имеют определённую и постоянную массу. В химических реакциях атомы соединяются друг с другом в простых целочисленных соотношениях, образуя молекулы.

Возьмём относительные атомные массы углерода (C) и кислорода (O) из периодической таблицы: $Ar(C) \approx 12$ а.е.м., $Ar(O) \approx 16$ а.е.м. Соотношение масс одного атома углерода и одного атома кислорода составляет $12:16$, что после сокращения на 4 дает соотношение $3:4$.

Рассмотрим первое соединение — окись углерода. В условии сказано, что в нем на 3 весовые части углерода приходится 4 весовые части кислорода. Это массовое соотношение ($3:4$) полностью совпадает с соотношением масс одного атома углерода и одного атома кислорода. Следовательно, в молекуле окиси углерода на один атом углерода приходится один атом кислорода. Химическая формула этого соединения — $CO$.

Рассмотрим второе соединение — двуокись углерода. Здесь на те же 3 весовые части углерода приходится 8 весовых частей кислорода. Массовое соотношение составляет $3:8$. Если 3 весовые части углерода соответствуют одному атому углерода (с относительной массой 12), то 8 весовых частей кислорода соответствуют массе, вдвое большей, чем масса одного атома кислорода ($8 = 2 \cdot 4$). Это означает, что в молекуле двуокиси углерода на один атом углерода приходится два атома кислорода. Химическая формула этого соединения — $CO_2$.

Проверим это вычислением: массовое соотношение в $CO_2$ равно $m(C) : m(O) = 1 \cdot Ar(C) : 2 \cdot Ar(O) \approx 12 : (2 \cdot 16) = 12 : 32$. Сократив обе части на 4, получаем соотношение $3:8$, что соответствует данным задачи.

Таким образом, тот факт, что углерод и кислород образуют два разных соединения, объясняется тем, что их атомы могут соединяться в разных целочисленных пропорциях ($1:1$ и $1:2$). А весовые соотношения в этих соединениях являются прямым следствием масс атомов и их количественного соотношения в молекулах. Массы кислорода, приходящиеся на одну и ту же массу углерода (3 части), относятся как $4:8$ или $1:2$, что является отношением простых целых чисел и служит наглядной иллюстрацией закона кратных отношений.

Ответ: На основании атомно-молекулярного учения, атомы имеют постоянную массу, а в молекулах они соединяются в целочисленных отношениях. Соотношение атомных масс углерода и кислорода примерно $12:16$ или $3:4$. В окиси углерода, где массовое соотношение C:O равно $3:4$, на один атом углерода приходится один атом кислорода ($CO$). В двуокиси углерода, где массовое соотношение C:O равно $3:8$, на один атом углерода приходится два атома кислорода ($CO_2$), так как масса двух атомов кислорода относится к массе одного атома углерода как $(2 \cdot 16):12 = 32:12 = 8:3$. Это явление описывается законом кратных отношений.