Номер 1, страница 140 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

1. Каким закономерностям подчиняется поведение газообразных веществ в химических реакциях? Поясните на конкретных примерах.

Поведение газообразных веществ в химических реакциях подчиняется двум фундаментальным и взаимосвязанным закономерностям: закону объемных отношений Гей-Люссака и закону Авогадро.

Закон объемных отношений (Жозеф Луи Гей-Люссак, 1808 г.) гласит, что при постоянных температуре и давлении объемы вступающих в реакцию газов относятся друг к другу и к объемам образующихся газообразных продуктов как небольшие целые числа.

Закон Авогадро (Амедео Авогадро, 1811 г.) является теоретическим обоснованием закона Гей-Люссака. Он утверждает, что в равных объемах любых газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

Следствием из закона Авогадро является то, что отношение объемов газов, участвующих в реакции, равно отношению их количеств вещества (числа молей). Поскольку стехиометрические коэффициенты в уравнении химической реакции показывают мольное соотношение реагентов и продуктов, они также показывают и соотношение их объемов (если вещества находятся в газообразном состоянии и при одинаковых условиях).
Математически это можно выразить так: для реакции $aA + bB \rightarrow cC + dD$, где все вещества — газы, соотношение объемов будет $V(A) : V(B) : V(C) : V(D) = a : b : c : d$.

Эта закономерность позволяет производить стехиометрические расчеты для реакций с участием газов, оперируя их объемами.

Конкретные примеры:

1. Синтез воды из водорода и кислорода.
Уравнение реакции: $2H_2(г) + O_2(г) \rightarrow 2H_2O(г)$.
Стехиометрические коэффициенты равны 2, 1 и 2. Согласно закону объемных отношений, объемы водорода, кислорода и водяного пара соотносятся как $2:1:2$. Это значит, что 2 литра водорода полностью реагируют с 1 литром кислорода, образуя 2 литра водяного пара (при одинаковых температуре и давлении).

2. Синтез аммиака (процесс Габера).
Уравнение реакции: $N_2(г) + 3H_2(г) \leftrightarrows 2NH_3(г)$.
Коэффициенты в уравнении — 1, 3 и 2. Следовательно, соотношение объемов азота, водорода и аммиака составляет $1:3:2$. Например, для синтеза 200 мл аммиака потребуется 100 мл азота и 300 мл водорода.

3. Синтез хлороводорода.
Уравнение реакции: $H_2(г) + Cl_2(г) \rightarrow 2HCl(г)$.
Соотношение коэффициентов — $1:1:2$. Это означает, что 1 объем водорода реагирует с 1 объемом хлора с образованием 2 объемов газообразного хлороводорода. Так, из 5 литров водорода и 5 литров хлора можно получить 10 литров хлороводорода.

Ответ: Поведение газообразных веществ в химических реакциях подчиняется закону объемных отношений Гей-Люссака, который является следствием закона Авогадро. Суть этих закономерностей заключается в том, что при одинаковых внешних условиях (температура и давление) объемы реагирующих и образующихся газов соотносятся между собой как небольшие целые числа, равные стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции. Это позволяет использовать объемы газов для стехиометрических расчетов.