Номер 4, страница 67 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

4. Какое теоретическое и практическое значение имеет закон сохранения массы веществ? Приведите примеры.

Закон сохранения массы веществ, сформулированный М. В. Ломоносовым в 1748 г. и независимо от него А. Лавуазье в 1789 г., является одним из фундаментальных законов химии. Он гласит, что масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции.

Теоретическое значение

Теоретическое значение закона сохранения массы огромно, так как он заложил научные основы химии.
1. Подтверждение атомно-молекулярного учения. Закон стал главным доказательством того, что вещество состоит из атомов. Он объяснил, что в ходе химических реакций атомы не исчезают и не создаются заново, а лишь перегруппировываются, образуя новые вещества. Таким образом, общая масса системы остается неизменной, так как сохраняется общее число атомов каждого вида.
2. Основа для составления химических уравнений. На основании этого закона составляют уравнения химических реакций. Расстановка коэффициентов в уравнениях — это математическое выражение закона сохранения массы, которое обеспечивает равенство числа атомов каждого элемента в левой (реагенты) и правой (продукты) частях уравнения.
3. Крах теории флогистона. Тщательные эксперименты А. Лавуазье по взвешиванию веществ до и после реакции (например, при нагревании ртути в запаянном сосуде) опровергли господствовавшую теорию флогистона. Было доказано, что горение и окисление — это процесс соединения вещества с кислородом воздуха, из-за чего масса твердого продукта (оксида) увеличивается, а не уменьшается.
Пример: Реакция горения водорода в кислороде описывается уравнением $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$. Это уравнение показывает, что 4 атома водорода и 2 атома кислорода, вступая в реакцию, образуют новые молекулы воды, но общее число и вид атомов не меняется. Следовательно, суммарная масса реагентов ($2H_2$ и $O_2$) точно равна массе продукта ($2H_2O$).

Ответ: Теоретическое значение закона сохранения массы заключается в том, что он служит фундаментальным обоснованием атомно-молекулярной теории, является основой для составления уравнений химических реакций и позволяет количественно описывать химические превращения.

Практическое значение

Практическое значение закона состоит в том, что он является основой для всех количественных расчетов в химической науке и промышленности.
1. Стехиометрические расчеты. Закон позволяет по уравнению реакции рассчитать массы или объемы реагентов, необходимых для получения заданного количества продукта, и наоборот, определить теоретический выход продукта из известного количества исходных веществ.
2. Промышленное производство. В химической, металлургической, фармацевтической и других отраслях расчеты по химическим уравнениям необходимы для:
- определения необходимого количества сырья и реагентов;
- прогнозирования массы конечного продукта (планирование производительности);
- оптимизации технологических процессов для уменьшения количества отходов и повышения эффективности.
3. Экология и охрана окружающей среды. Закон используется для количественной оценки воздействия на окружающую среду. Например, зная состав топлива (угля, бензина) и его массу, можно рассчитать, какая масса углекислого газа ($CO_2$) или оксида серы ($SO_2$) выделится в атмосферу при его сжигании.
Пример 1 (металлургия): При выплавке железа из руды (например, гематита $Fe_2O_3$) можно точно рассчитать, сколько кокса (углерода $C$) потребуется для восстановления определенной массы руды. Упрощенное суммарное уравнение реакции: $2Fe_2O_3 + 3C \rightarrow 4Fe + 3CO_2$. По этому уравнению инженеры рассчитывают необходимое количество сырья для получения нужного количества металла.
Пример 2 (сельское хозяйство): Для нейтрализации избыточной кислотности почвы в нее вносят известь (карбонат кальция $CaCO_3$). Зная кислотность и состав почвы, агрономы рассчитывают точную массу извести, необходимую для реакции нейтрализации с кислотами в почве по уравнению вида $CaCO_3 + 2H^+ \rightarrow Ca^{2+} + H_2O + CO_2$.

Ответ: Практическое значение закона сохранения массы состоит в его применении для проведения количественных расчетов в промышленности, сельском хозяйстве, экологии и науке, что позволяет эффективно управлять технологическими процессами, определять массы реагентов и продуктов и прогнозировать результаты химических взаимодействий.