Номер 3, страница 67 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

3. Почему при горении спиртовки масса спирта постоянно уменьшается? Не нарушается ли при этом закон сохранения массы веществ?

Решение

При горении спиртовки масса спирта постоянно уменьшается, потому что происходит химическая реакция горения. Спирт (чаще всего этиловый, или этанол) является топливом, которое взаимодействует с кислородом, содержащимся в воздухе. В ходе этой экзотермической реакции, сопровождающейся выделением тепла и света, исходные вещества (спирт и кислород) превращаются в новые вещества — продукты реакции.

Для этанола ($C_2H_5OH$) уравнение реакции горения выглядит следующим образом:

$C_2H_5OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 \uparrow + 3H_2O \uparrow$

Продуктами этой реакции являются углекислый газ ($CO_2$) и водяной пар ($H_2O$). Оба этих вещества находятся в газообразном состоянии и свободно улетучиваются в окружающее пространство. Поскольку мы измеряем массу только жидкого спирта в резервуаре спиртовки, а газообразные продукты покидают систему, мы наблюдаем постоянное уменьшение массы.

Закон сохранения массы веществ при этом не нарушается. Этот фундаментальный закон химии гласит, что масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции. Однако закон применим для замкнутых систем, то есть систем, которые не обмениваются веществом с окружающей средой.

Горящая спиртовка — это открытая система. Она непрерывно потребляет кислород из воздуха и выделяет в него газообразные продукты горения. Если бы мы провели этот опыт в герметично закрытом сосуде (замкнутой системе) с достаточным количеством кислорода, то весы показали бы, что общая масса сосуда с его содержимым до и после реакции осталась неизменной. Масса сгоревшего спирта в сумме с массой прореагировавшего с ним кислорода была бы в точности равна суммарной массе образовавшихся углекислого газа и воды. Таким образом, кажущееся "исчезновение" массы объясняется тем, что мы не учитываем массу газов, участвующих в реакции и покидающих зону наблюдения.

Ответ: Масса спирта в спиртовке уменьшается, так как в процессе горения он превращается в газообразные продукты — углекислый газ и водяной пар, которые улетучиваются в атмосферу. Закон сохранения массы веществ при этом не нарушается, так как суммарная масса реагентов (спирта и кислорода) равна суммарной массе продуктов реакции (углекислого газа и воды). Кажущееся нарушение закона связано с тем, что горение происходит в открытой системе, где не учитывается масса газообразных участников реакции.