Проблема, страница 11 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Задания в параграфе. Параграф 2. Закон постоянства состава вещества, закон сохранения массы веществ и закон Авогадро. Глава 1. Важнейшие понятия и законы химии - страница 11.

Условие.

Проблема. Как объяснить закон постоянства состава вещества с позиций атомно-молекулярного учения? Приведите ваши гипотезы и их подтверждение.

Решение.

Решение 2.

Закон постоянства состава вещества, открытый французским химиком Жозефом Луи Прустом, гласит, что любое определённое химически чистое соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же химических элементов, причём соотношения их масс постоянны.

Объяснить этот эмпирический закон стало возможным с появлением и развитием атомно-молекулярного учения.

Гипотеза

Если каждое химически чистое вещество состоит из структурных единиц — молекул, и все молекулы данного вещества имеют строго одинаковый атомный состав (то есть содержат одинаковое число атомов каждого элемента), то и массовое соотношение элементов в этом веществе должно быть строго постоянным.

Подтверждение

Данная гипотеза находит своё подтверждение в основных положениях атомно-молекулярной теории:

1. Все вещества состоят из молекул (для веществ молекулярного строения) или других структурных частиц (атомов, ионов), которые состоят из атомов.

2. Молекулы (или формульные единицы) одного и того же чистого вещества одинаковы по своему качественному и количественному составу.

3. Атомы каждого химического элемента характеризуются определённой, постоянной средней массой.

Рассмотрим подтверждение на конкретном примере — воде ($H_2O$). Согласно атомно-молекулярному учению, любая молекула воды, независимо от её источника (дождевая вода, речная вода, вода, синтезированная в лаборатории), имеет одинаковый состав: два атома водорода ($H$) и один атом кислорода ($O$).

Атомы водорода и кислорода имеют постоянные относительные атомные массы: $A_r(H) \approx 1$, $A_r(O) \approx 16$.

Следовательно, в каждой молекуле воды массовое соотношение водорода и кислорода будет постоянным. Рассчитаем его:

$m(2H) : m(O) = 2 \times A_r(H) : 1 \times A_r(O) = 2 \times 1 : 1 \times 16 = 2:16 = 1:8$

Поскольку любой образец чистой воды представляет собой совокупность огромного числа таких одинаковых молекул, то и во всём образце массовое соотношение элементов будет точно таким же — $1:8$. Это означает, что в любых 9 граммах воды всегда будет содержаться 1 грамм водорода и 8 граммов кислорода.

Этот же принцип применим к любому другому химическому соединению. Например, для углекислого газа ($CO_2$):

$A_r(C) \approx 12$, $A_r(O) \approx 16$.

Массовое соотношение углерода и кислорода в $CO_2$ всегда равно:

$m(C) : m(2O) = 1 \times A_r(C) : 2 \times A_r(O) = 1 \times 12 : 2 \times 16 = 12:32 = 3:8$

Таким образом, постоянство состава молекул, являющееся фундаментальным положением атомно-молекулярного учения, напрямую объясняет и является теоретическим обоснованием закона постоянства состава вещества.

Ответ: С позиций атомно-молекулярного учения закон постоянства состава вещества объясняется тем, что каждое вещество состоит из одинаковых молекул (или других структурных единиц). Каждая такая молекула имеет строго определённый и постоянный состав — она включает в себя одно и то же число атомов каждого элемента. Так как атомы одного элемента имеют одинаковую массу, то и массовое соотношение элементов в молекуле, а значит и во всём образце вещества, является величиной постоянной, не зависящей от способа получения этого вещества.