Номер 2, страница 29 - гдз по химии 8 класс учебник Журин

Приведите примеры химических реакций, в результате которых вещество: а) «исчезает»; б) «появляется» из ничего. Объясните, почему и в этих случаях не нарушается закон сохранения массы веществ при химических реакциях.

а) «исчезает»

Примером реакции, в которой вещество визуально «исчезает», может служить горение любого органического вещества, например, свечи (состоящей из парафина) или бумаги (состоящей в основном из целлюлозы). Мы наблюдаем, как твердое вещество постепенно уменьшается в размере и в итоге пропадает, оставляя после себя лишь небольшое количество золы. Создается впечатление, что масса вещества исчезла.

На самом деле, исходное твердое вещество вступает в реакцию с кислородом из воздуха и превращается в новые вещества — главным образом, в газообразный диоксид углерода ($CO_2$) и водяной пар ($H_2O$), которые являются невидимыми и улетучиваются в атмосферу. Уравнение реакции горения, например, метана (простейшего углеводорода) выглядит так:

$CH_4(г) + 2O_2(г) \rightarrow CO_2(г) + 2H_2O(г)$

Другой пример — реакция мела (карбоната кальция) с кислотой, например, соляной. Твердый мел «растворяется» в кислоте, при этом активно выделяются пузырьки газа. В действительности, вещество не исчезает, а превращается в растворимую в воде соль (хлорид кальция), воду и углекислый газ, который и улетает в виде пузырьков.

$CaCO_3(тв) + 2HCl(р-р) \rightarrow CaCl_2(р-р) + H_2O(ж) + CO_2(г)\uparrow$

Ответ: Примером реакции, в которой вещество «исчезает», является горение бумаги. Твердое вещество (целлюлоза) превращается в невидимые газообразные продукты (углекислый газ и водяной пар), которые рассеиваются в воздухе, создавая иллюзию исчезновения массы.

б) «появляется» из ничего

Примером реакции, где вещество «появляется из ничего», является процесс ржавления железа. На блестящей поверхности железного предмета со временем образуется рыхлый бурый налет — ржавчина. Кажется, что это новое вещество возникло само по себе, и масса предмета при этом увеличивается.

В реальности ржавчина (гидроксид железа(III) или гидратированный оксид железа(III)) образуется в результате химической реакции железа с веществами из окружающей среды — кислородом и водой, которые содержатся в воздухе. Таким образом, новое вещество образуется не «из ничего», а из атомов железа и атомов невидимых нам газов и паров воздуха. Упрощенное уравнение реакции:

$4Fe(тв) + 3O_2(г) + 6H_2O(ж) \rightarrow 4Fe(OH)_3(тв)$

Другой наглядный пример — взаимодействие двух бесцветных газов, аммиака и хлороводорода. Если поднести друг к другу два открытых сосуда с концентрированными растворами аммиака и соляной кислоты, то между ними образуется белый «дым». Этот дым — мельчайшие кристаллики твердого хлорида аммония, который «появился из ничего» в результате реакции двух невидимых газов.

$NH_3(г) + HCl(г) \rightarrow NH_4Cl(тв)$

Ответ: Примером реакции, в которой вещество «появляется», служит ржавление железа. Новое твердое вещество (ржавчина) образуется не из ничего, а в результате соединения атомов железа с атомами кислорода и водорода из воздуха (из молекул кислорода и воды).

В обоих описанных случаях закон сохранения массы веществ не нарушается. Этот фундаментальный закон химии, сформулированный М.В. Ломоносовым и А. Лавуазье, гласит, что масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции. Кажущееся «исчезновение» или «появление» массы объясняется тем, что мы наблюдаем реакции в открытой системе, то есть системе, которая может обмениваться веществом с окружающей средой.

В случае «исчезновения» массы (пункт а), газообразные продукты реакции покидают систему (улетучиваются), и их масса не учитывается при взвешивании конечных продуктов. В случае «появления» массы (пункт б), в реакцию вступают газообразные реагенты из окружающей среды (например, кислород из воздуха), масса которых не была учтена при взвешивании исходных веществ.

Если провести эти же реакции в закрытой (изолированной) системе, например, в герметично запаянной колбе, то весы покажут, что общая масса системы до реакции будет в точности равна общей массе системы после реакции. Это доказывает, что в ходе химических реакций атомы не исчезают и не возникают из ничего, а лишь перегруппировываются, образуя новые молекулы. Общее число атомов каждого элемента остается неизменным, а следовательно, неизменной остается и общая масса.