Номер 1, страница 128 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис

Глава 5. Количественные отношения в химии. Параграф 38. Закон Авогадро. Молярный объём газов. Подумай, ответь, выполни... - номер 1, страница 128.

Условие.

1. Какие физические явления и факты подтверждают правильность закона Авогадро? Сформулируйте этот закон.

Решение.

Решение 2.

Сформулируйте этот закон.

Закон Авогадро гласит: в равных объёмах любых идеальных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул. Математически это можно выразить как $V/n = \text{const}$ при $p = \text{const}$ и $T = \text{const}$, где $\text{V}$ — объём газа, а $\text{n}$ — количество вещества (число молей). Следствием этого закона является то, что один моль любого идеального газа при нормальных условиях (температура 0 °C и давление 1 атм) занимает объём, приблизительно равный 22,4 литра. Этот объём называется молярным объёмом газа ($V_m$).

Какие физические явления и факты подтверждают правильность закона Авогадро?

Правильность закона Авогадро подтверждается рядом явлений и теоретических положений:

1. Закон объёмных отношений Гей-Люссака. Этот закон утверждает, что объёмы вступающих в реакцию газов и объёмы образующихся газообразных продуктов относятся друг к другу как небольшие целые числа. Например, два объёма водорода реагируют с одним объёмом кислорода, образуя два объёма водяного пара ($2\text{H}_2 + \text{O}_2 \to 2\text{H}_2\text{O}$). Закон Авогадро даёт этому простое объяснение: так как в равных объёмах содержится одинаковое число молекул, то отношение объёмов газов в реакции равно отношению числа молекул, участвующих в ней, то есть стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции. Это было исторически первым и важнейшим подтверждением гипотезы Авогадро.
2. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона). Закон Авогадро является прямым следствием уравнения состояния идеального газа: $pV = nRT$. Если для двух разных газов давление $\text{p}$, объём $\text{V}$ и температура $\text{T}$ одинаковы, то из уравнений $pV = n_1RT$ и $pV = n_2RT$ следует, что количество вещества $n_1 = n_2$. А поскольку число молекул $\text{N}$ связано с количеством вещества через постоянную Авогадро $N_A$ ($N = n \cdot N_A$), то и число молекул у этих газов будет одинаковым ($N_1 = N_2$). Экспериментальная справедливость уравнения состояния для разреженных газов подтверждает и закон Авогадро.
3. Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ). МКТ даёт микроскопическое обоснование закону Авогадро. Согласно МКТ, давление газа можно выразить через концентрацию молекул $c=N/V$ и температуру: $p = c k_B T = \frac{N}{V} k_B T$, где $k_B$ — постоянная Больцмана. Из этой формулы видно, что если давление $\text{p}$, объём $\text{V}$ и температура $\text{T}$ у двух газов одинаковы, то число молекул $\text{N}$ в этих объёмах также должно быть одинаковым. Таким образом, закон Авогадро логически вытекает из фундаментальных представлений о тепловом движении молекул.
4. Определение молярных масс газов. Закон Авогадро позволяет определять относительные молярные массы газов путём сравнения их плотностей. Плотность газа $\rho = m/V$. Для одного моля газа ($n=1$) масса $\text{m}$ равна молярной массе $\text{M}$, а объём $\text{V}$ — молярному объёму $V_m$. Таким образом, $\rho = M/V_m$. Поскольку при одинаковых $\text{p}$ и $\text{T}$ молярный объём $V_m$ одинаков для всех газов, отношение плотностей двух газов равно отношению их молярных масс: $\rho_1 / \rho_2 = M_1 / M_2$. Совпадение молярных масс, определённых этим методом, с результатами, полученными другими способами (например, масс-спектрометрией), является убедительным подтверждением справедливости закона.

Ответ: Закон Авогадро гласит, что в равных объёмах любых идеальных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул. Его правильность подтверждается законом объёмных отношений Гей-Люссака, уравнением состояния идеального газа, основными положениями МКТ и согласованностью результатов определения молярных масс газов.