Страница 64 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

1. Составьте конспект данного параграфа. Все тезисы атомно-молекулярного учения проиллюстрируйте конкретными примерами. Выполненную работу обсудите с соседом по парте.

Атомно-молекулярное учение — это фундаментальная теория о строении вещества, основанная на следующих ключевых положениях (тезисах).

1. Все вещества состоят из мельчайших частиц — молекул.

Этот тезис утверждает, что любое вещество, будь то твердое тело, жидкость или газ, имеет дискретную (прерывистую) структуру. Оно состоит из огромного числа отдельных частиц — молекул. Молекула является наименьшей частицей вещества, которая сохраняет его основные химические свойства. Между молекулами существуют промежутки.

Пример: Вода состоит из молекул воды ($H_2O$). Именно эти молекулы определяют ее свойства: текучесть, способность растворять вещества, температуру кипения. Если разделить молекулу воды, то получатся частицы, не обладающие свойствами воды. Аналогично, кристалл поваренной соли ($NaCl$) состоит из ионов натрия и хлора, которые можно считать структурными частицами, определяющими соленый вкус и форму кристалла.

Ответ: Вещества состоят из молекул, являющихся носителями их химических свойств, и между этими молекулами есть пустое пространство.

2. Молекулы состоят из атомов, которые в химических реакциях сохраняются.

Молекулы не являются неделимыми частицами. Они состоят из еще более мелких частиц — атомов. Атомы — это мельчайшие частицы химического элемента. Атомы одного элемента идентичны друг другу, но отличаются от атомов другого элемента (например, по массе). В ходе химических реакций молекулы могут разрушаться, но атомы сохраняются, лишь перегруппировываясь и образуя новые молекулы.

Пример: Молекула озона ($O_3$) состоит из трех одинаковых атомов кислорода. Молекула серной кислоты ($H_2SO_4$) состоит из двух атомов водорода, одного атома серы и четырех атомов кислорода. В реакции горения метана $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$ исходные молекулы метана и кислорода разрушаются, но все атомы (1 атом C, 4 атома H, 4 атома O) сохраняются и образуют новые молекулы углекислого газа и воды.

Ответ: Молекулы состоят из атомов; атомы являются неделимыми в химических реакциях и лишь перегруппировываются для образования новых веществ.

3. Частицы вещества (атомы и молекулы) находятся в непрерывном хаотическом движении.

Это движение называется тепловым, и его интенсивность напрямую зависит от температуры: чем выше температура, тем больше скорость движения частиц. Это движение никогда не прекращается (кроме как при абсолютном нуле температуры, $T=0$ K).

Пример: Распространение запаха кофе по кухне — это результат диффузии. Молекулы ароматических веществ из чашки с кофе непрерывно движутся, сталкиваются с молекулами воздуха и постепенно распределяются по всему объему помещения. Если капнуть каплю чернил в стакан с водой, со временем вся вода окрасится, даже без перемешивания, из-за хаотического движения молекул чернил и воды.

Ответ: Атомы и молекулы находятся в постоянном беспорядочном тепловом движении, скорость которого определяется температурой.

4. Между частицами вещества существуют силы взаимного притяжения и отталкивания.

Частицы вещества взаимодействуют друг с другом. На малых расстояниях (сравнимых с размерами самих частиц) преобладают силы отталкивания, не позволяющие веществу бесконечно сжиматься. На несколько больших расстояниях начинают преобладать силы притяжения, которые удерживают частицы вместе. Соотношение этих сил определяет агрегатное состояние вещества.

Пример: В твердых телах (например, кусок металла) силы притяжения очень сильны, поэтому частицы лишь колеблются около фиксированных положений, и тело сохраняет форму и объем. В жидкостях (например, ртуть) силы притяжения слабее, частицы могут перемещаться, поэтому жидкость принимает форму сосуда, но сохраняет объем. В газах (например, воздух) силы притяжения очень слабы, а расстояния велики, поэтому частицы движутся свободно и занимают весь предоставленный им объем.

Ответ: Взаимодействие частиц вещества посредством сил притяжения и отталкивания определяет его агрегатное состояние и физические свойства.

2. Какие явления подтверждают:

а) движение молекул;

б) наличие между молекулами определённых расстояний?

Ответ подтвердите примерами.

а) движение молекул

Движение молекул подтверждается явлениями диффузии и броуновского движения.

Диффузия — это процесс взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого. Это происходит из-за того, что все молекулы находятся в непрерывном и хаотическом движении. Примером может служить распространение запаха кофе или духов в комнате. Молекулы пахучего вещества смешиваются с молекулами воздуха и со временем достигают всех уголков помещения. Другой пример — окрашивание воды кристалликом марганцовки или пакетиком чая.

Броуновское движение — это беспорядочное движение мельчайших твердых частиц, взвешенных в жидкости или газе. Это движение можно наблюдать под микроскопом. Оно вызвано тем, что молекулы жидкости или газа, находясь в постоянном движении, непрерывно и с разных сторон ударяют по частице. Поскольку удары не скомпенсированы, частица движется случайным образом. Примером является движение частиц пыльцы в воде.

Ответ: Движение молекул подтверждают явление диффузии (например, распространение запаха в воздухе) и броуновское движение (например, хаотичное движение частиц пыльцы в капле воды).

б) наличие между молекулами определённых расстояний

Наличие промежутков между молекулами подтверждается следующими явлениями:

1. Сжимаемость веществ. Все вещества можно сжать, то есть уменьшить их объем. Это означает, что между молекулами есть свободное пространство, которое можно уменьшить. Например, газы легко сжимаются, так как расстояния между их молекулами велики по сравнению с размерами самих молекул. Жидкости и твердые тела сжимаются значительно хуже, что говорит о малых, но существующих промежутках.

2. Тепловое расширение. При нагревании тела, как правило, расширяются. Это объясняется тем, что при повышении температуры молекулы начинают двигаться с большей скоростью, что приводит к увеличению среднего расстояния между ними.

3. Диффузия. Сам факт того, что молекулы одного вещества могут проникать между молекулами другого, доказывает, что между этими молекулами есть свободное пространство.

4. Уменьшение объема при смешивании. Например, если смешать 50 мл воды и 50 мл спирта, результирующий объем будет меньше 100 мл. Это происходит потому, что молекулы одного вещества могут занимать промежутки между молекулами другого вещества.

Ответ: Наличие расстояний между молекулами подтверждается сжимаемостью веществ, их тепловым расширением, явлением диффузии и уменьшением общего объема при смешивании некоторых жидкостей (например, воды и спирта).

3. Вычислите относительные молекулярные массы:

а) оксида железа(III);

б) оксида фосфора(V);

в) оксида марганца(VII).

Дано:

Соединения: оксид железа(III), оксид фосфора(V), оксид марганца(VII).

Для расчетов используем относительные атомные массы ($A_r$) элементов, округленные до целых чисел (согласно периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева):

$A_r(Fe) = 56$

$A_r(P) = 31$

$A_r(Mn) = 55$

$A_r(O) = 16$

Найти:

Относительные молекулярные массы ($M_r$) указанных оксидов.

Решение:

Относительная молекулярная масса вещества равна сумме относительных атомных масс всех атомов, входящих в состав его формульной единицы. Общая формула для расчета: $M_r(\text{Э}_x\text{O}_y) = x \cdot A_r(\text{Э}) + y \cdot A_r(\text{O})$.

а) оксида железа(III)

1. Сначала определим химическую формулу оксида железа(III). Валентность железа (Fe) указана в названии римской цифрой (III), следовательно, она равна 3. Валентность кислорода (O) в оксидах постоянна и равна 2.

2. Для составления формулы находим наименьшее общее кратное (НОК) валентностей: НОК(3, 2) = 6.

3. Определяем индексы (количество атомов) для каждого элемента, разделив НОК на валентность элемента: индекс для Fe равен $6 / 3 = 2$, а индекс для O равен $6 / 2 = 3$. Таким образом, химическая формула оксида железа(III) — $Fe_2O_3$.

4. Рассчитываем относительную молекулярную массу ($M_r$) $Fe_2O_3$:
$M_r(Fe_2O_3) = 2 \cdot A_r(Fe) + 3 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 56 + 3 \cdot 16 = 112 + 48 = 160$.

Ответ: относительная молекулярная масса оксида железа(III) равна 160.

б) оксида фосфора(V)

1. Определим химическую формулу оксида фосфора(V). Валентность фосфора (P) равна 5 (указано в названии), валентность кислорода (O) — 2.

2. Находим НОК для валентностей: НОК(5, 2) = 10.

3. Определяем индексы: индекс для P равен $10 / 5 = 2$, индекс для O равен $10 / 2 = 5$. Химическая формула оксида фосфора(V) — $P_2O_5$.

4. Рассчитываем относительную молекулярную массу ($M_r$) $P_2O_5$:
$M_r(P_2O_5) = 2 \cdot A_r(P) + 5 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 31 + 5 \cdot 16 = 62 + 80 = 142$.

Ответ: относительная молекулярная масса оксида фосфора(V) равна 142.

в) оксида марганца(VII)

1. Определим химическую формулу оксида марганца(VII). Валентность марганца (Mn) равна 7, валентность кислорода (O) — 2.

2. Находим НОК для валентностей: НОК(7, 2) = 14.

3. Определяем индексы: индекс для Mn равен $14 / 7 = 2$, индекс для O равен $14 / 2 = 7$. Химическая формула оксида марганца(VII) — $Mn_2O_7$.

4. Рассчитываем относительную молекулярную массу ($M_r$) $Mn_2O_7$:
$M_r(Mn_2O_7) = 2 \cdot A_r(Mn) + 7 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 55 + 7 \cdot 16 = 110 + 112 = 222$.

Ответ: относительная молекулярная масса оксида марганца(VII) равна 222.