Номер 1, страница 67 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

1. Сформулируйте закон сохранения массы веществ и объясните его с точки зрения атомно-молекулярного учения. Проиллюстрируйте его примерами.

Формулировка закона сохранения массы веществ

Масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции. Этот фундаментальный закон химии был независимо сформулирован М. В. Ломоносовым в 1748 году и А. Лавуазье в 1789 году.

Объяснение с точки зрения атомно-молекулярного учения

Согласно атомно-молекулярному учению, все вещества состоят из атомов. В ходе химических реакций происходит не создание или уничтожение атомов, а их перегруппировка. Молекулы исходных веществ (реактантов) разрушаются, и из тех же самых атомов, но в новых комбинациях, образуются молекулы новых веществ (продуктов). Поскольку число атомов каждого элемента до реакции и после реакции одинаково, и каждый атом обладает определенной постоянной массой, то суммарная масса всех веществ, участвующих в реакции, остается неизменной. Таким образом, закон сохранения массы является прямым следствием принципа сохранения атомов в химических процессах.

Иллюстрация на примерах

Пример 1: Горение метана в кислороде.

Решение

Рассмотрим уравнение реакции горения метана:

$CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$

Для проверки закона сохранения массы рассчитаем суммарную массу реагентов (левая часть уравнения) и продуктов (правая часть уравнения). Будем использовать относительные атомные массы элементов (округленные): $Ar(C) = 12$, $Ar(H) = 1$, $Ar(O) = 16$.

Масса реагентов:

$m(реагентов) = Mr(CH_4) + 2 \cdot Mr(O_2)$

$Mr(CH_4) = 12 + 4 \cdot 1 = 16$

$Mr(O_2) = 2 \cdot 16 = 32$

$m(реагентов) = 16 + 2 \cdot 32 = 16 + 64 = 80$ а.е.м.

Масса продуктов:

$m(продуктов) = Mr(CO_2) + 2 \cdot Mr(H_2O)$

$Mr(CO_2) = 12 + 2 \cdot 16 = 12 + 32 = 44$

$Mr(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18$

$m(продуктов) = 44 + 2 \cdot 18 = 44 + 36 = 80$ а.е.м.

Масса реагентов (80 а.е.м.) равна массе продуктов (80 а.е.м.), что подтверждает закон сохранения массы.

Пример 2: Реакция разложения карбоната кальция.

Решение

Рассмотрим уравнение реакции термического разложения карбоната кальция (известняка):

$CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2$

Используем относительные атомные массы: $Ar(Ca) = 40$, $Ar(C) = 12$, $Ar(O) = 16$.

Масса реагента:

$m(реагента) = Mr(CaCO_3) = Ar(Ca) + Ar(C) + 3 \cdot Ar(O) = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 52 + 48 = 100$ а.е.м.

Масса продуктов:

$m(продуктов) = Mr(CaO) + Mr(CO_2)$

$Mr(CaO) = Ar(Ca) + Ar(O) = 40 + 16 = 56$

$Mr(CO_2) = Ar(C) + 2 \cdot Ar(O) = 12 + 2 \cdot 16 = 44$

$m(продуктов) = 56 + 44 = 100$ а.е.м.

Масса реагента (100 а.е.м.) равна суммарной массе продуктов (100 а.е.м.), что также является иллюстрацией закона.

Ответ: Закон сохранения массы веществ утверждает, что масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате этой реакции. С точки зрения атомно-молекулярного учения, это объясняется тем, что атомы в ходе химических реакций не исчезают и не создаются заново, а лишь перегруппировываются, образуя новые молекулы. Так как количество атомов каждого вида и масса каждого атома остаются неизменными, общая масса системы сохраняется. Примером может служить реакция горения метана $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$, где суммарная относительная масса реагентов ($16+2 \cdot 32=80$ а.е.м.) в точности равна суммарной относительной массе продуктов ($44+2 \cdot 18=80$ а.е.м.).