Номер 1, страница 138 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

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

Формулировка закона Авогадро

Закон Авогадро гласит: в равных объемах любых идеальных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

Математически это можно выразить так: при постоянных давлении ($P$) и температуре ($T$) отношение объема газа ($V$) к числу частиц в нем ($N$) является постоянной величиной:

$ \frac{V}{N} = const $

Следствием этого закона является то, что один моль любого идеального газа при одинаковых условиях занимает один и тот же объем (молярный объем).

Физические явления и факты, подтверждающие правильность закона Авогадро

Правильность закона Авогадро, который изначально был выдвинут как гипотеза, подтверждается рядом экспериментальных фактов и теоретических выводов:

1. Закон объемных отношений Гей-Люссака. Этот закон утверждает, что объемы газов, вступающих в химическую реакцию и образующихся в ее результате, соотносятся между собой как простые целые числа. Например, два объема водорода реагируют с одним объемом кислорода, образуя два объема водяного пара ($2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$). Такие простые соотношения объемов легко объясняются, если предположить, что объемы газов прямо пропорциональны числу молекул в них, что и утверждает закон Авогадро.

2. Вывод из уравнения состояния идеального газа (уравнения Менделеева — Клапейрона). Уравнение состояния для идеального газа имеет вид $PV = nRT$, где $n$ — количество вещества (число молей). Количество вещества связано с числом молекул $N$ через постоянную Авогадро $N_A$ ($n = N/N_A$). Если мы рассмотрим два разных газа при одинаковых условиях ($P_1 = P_2 = P$, $V_1 = V_2 = V$, $T_1 = T_2 = T$), то для них будут справедливы равенства:

   $PV = n_1RT \implies n_1 = \frac{PV}{RT}$

   $PV = n_2RT \implies n_2 = \frac{PV}{RT}$

   Отсюда следует, что $n_1 = n_2$. Так как число молей одинаково, то и число молекул в этих объемах также будет одинаковым ($N_1 = N_2$), что является формулировкой закона Авогадро.

3. Экспериментальное определение молярного объема газов. Измерения показывают, что при нормальных условиях (температура 0 °C или 273,15 К, давление 1 атм или 101325 Па) один моль любого газа занимает объем, приблизительно равный 22,4 литра. Этот факт — прямое следствие и экспериментальное подтверждение закона Авогадро. Если бы равное число молекул (1 моль) разных газов занимало разный объем при одинаковых условиях, закон был бы неверен.

4. Определение атомных и молекулярных масс. Исторически гипотеза Авогадро позволила Станислао Канниццаро создать стройную и непротиворечивую систему атомных и молекулярных масс. Принятие этой гипотезы как закона разрешило путаницу между понятиями "атом" и "молекула" и позволило правильно определять формулы веществ (например, доказать двухатомность молекул водорода, кислорода, хлора и др.). Успех и предсказательная сила построенной на этом фундаменте химической теории стали мощным подтверждением справедливости самого закона.

Ответ: Закон Авогадро гласит, что в равных объемах любых газов при одинаковом давлении и температуре содержится одинаковое число молекул. Его правильность подтверждается: 1) законом объемных отношений Гей-Люссака, который показывает, что газы реагируют в простых объемных соотношениях; 2) выводом из уравнения состояния идеального газа, из которого математически следует, что при одинаковых P, V и T число молей (а значит и молекул) газов одинаково; 3) экспериментальным фактом постоянства молярного объема газов (около 22,4 л/моль при н.у.); 4) историческим успехом применения этого закона для построения системы атомных и молекулярных масс и определения формул химических соединений.