Номер 3, страница 99 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Обоснуйте универсальность понятия «количество вещества» для массы, объёма и числа структурных частиц вещества

Понятие «количество вещества» (обозначается $ν$, измеряется в молях) является универсальным, поскольку оно выступает в роли фундаментального связующего звена между микроскопическим уровнем (числом структурных частиц) и макроскопическими, измеримыми на практике, характеристиками вещества, такими как масса и объём. Эта универсальность проявляется в следующих ключевых связях:

1. Связь с числом структурных частиц ($N$): По своему определению, количество вещества прямо пропорционально числу составляющих его частиц (атомов, молекул, ионов). Связь осуществляется через постоянную Авогадро ($N_A \approx 6,022 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$), которая является универсальной константой, одинаковой для абсолютно любого вещества. Формула этой связи: $ν = \frac{N}{N_A}$.

2. Связь с массой ($m$): Для каждого конкретного вещества масса одного моля его частиц — это постоянная величина, называемая молярной массой ($M$). Молярная масса является уникальной характеристикой вещества, но сам принцип связи массы и количества вещества универсален. Зная $M$, можно всегда найти массу для любого количества вещества, и наоборот. Формула связи: $ν = \frac{m}{M}$.

3. Связь с объёмом ($V$) для газов: В соответствии с законом Авогадро, 1 моль любого газа при одинаковых внешних условиях (температуре и давлении) занимает один и тот же объём, называемый молярным объёмом ($V_m$). Например, при нормальных условиях (н.у.) $V_m \approx 22,4 \text{ л/моль}$. Эта закономерность универсальна для всех веществ в газообразном состоянии (в рамках модели идеального газа). Формула связи: $ν = \frac{V}{V_m}$.

Таким образом, количество вещества является центральным понятием, позволяющим выполнять количественные переходы между числом частиц, массой и объёмом с помощью постоянных величин ($N_A$, $M$, $V_m$). Это делает его универсальным и незаменимым инструментом для расчётов в химии и физике.

Ответ: Универсальность понятия «количество вещества» заключается в том, что оно является единой мерой, пропорциональной числу частиц, и через постоянные коэффициенты (постоянную Авогадро, молярную массу, молярный объём) напрямую связывает микроскопический мир с макроскопическими характеристиками вещества — массой и объёмом.

Предложите формулу для нахождения одной физической величины по другой с использованием понятия «количество вещества»

Поскольку количество вещества ($ν$) можно выразить через массу ($m$), объём газа ($V$) или число частиц ($N$), мы можем приравнять соответствующие формулы, чтобы установить прямую связь между этими физическими величинами. Основные соотношения, использующие количество вещества: $ν = \frac{m}{M}$ (через массу и молярную массу $M$), $ν = \frac{V}{V_m}$ (через объём газа и молярный объём $V_m$) и $ν = \frac{N}{N_A}$ (через число частиц и постоянную Авогадро $N_A$).

Объединив эти равенства, получаем универсальную комбинированную формулу, которая связывает все три величины через количество вещества:

$\frac{m}{M} = \frac{V}{V_m} = \frac{N}{N_A}$

Эта общая формула позволяет вывести частные формулы для нахождения одной величины по другой. Например, чтобы найти массу вещества, зная число его структурных частиц, мы используем часть равенства, связывающую массу и число частиц:

$\frac{m}{M} = \frac{N}{N_A}$

Из этого соотношения можно выразить массу:

$m = \frac{N \cdot M}{N_A}$

Аналогично можно найти формулу для связи любых других двух величин, например, объёма газа и числа частиц: $\frac{V}{V_m} = \frac{N}{N_A}$, откуда $V = \frac{N \cdot V_m}{N_A}$.

Ответ: Общая формула, связывающая массу ($m$), объём газа ($V$) и число частиц ($N$) через количество вещества: $\frac{m}{M} = \frac{V}{V_m} = \frac{N}{N_A}$. Из этого равенства можно получить формулу для нахождения одной величины через другую, например, для нахождения массы по известному числу частиц: $m = M \cdot \frac{N}{N_A}$.