Страница 98 - гдз по химии 8 класс учебник Журин

Как нужно правильно читать уравнения химических реакций?

Уравнение химической реакции — это условная запись химического процесса с помощью химических формул, знаков и коэффициентов. Правильное чтение уравнения позволяет понять, какие вещества вступают в реакцию, какие образуются в результате, в каких количественных соотношениях и при каких условиях протекает процесс. Чтение уравнения складывается из нескольких шагов.

В левой части уравнения, до стрелки, записываются формулы исходных веществ — реагентов. В правой части, после стрелки, — формулы веществ, получившихся в результате реакции, — продуктов. Знак «+» между формулами веществ читается как «и» или «взаимодействует с». Сам знак реакции «→» читается как «реагируют с образованием», «получается», «образуется» или «переходит в». Если реакция обратимая, то используется знак обратимости $ \rightleftarrows $, который читается «находится в равновесии с».

Ответ: Сначала читаются названия или формулы веществ слева от стрелки (реагенты), соединенные союзом «и», затем произносится «реагируют с образованием», после чего читаются названия или формулы веществ справа от стрелки (продукты), также соединенные союзом «и».

При чтении необходимо называть химические формулы и коэффициенты перед ними. Коэффициент — это большая цифра перед формулой, показывающая количество молекул или молей вещества. Например, запись $2H_2O$ читается как «две молекулы воды» или «два моль воды». Индекс — это маленькая цифра внизу справа от символа элемента, которая показывает количество атомов этого элемента в молекуле. Например, формула воды $H_2O$ читается как «аш-два-о», что означает наличие двух атомов водорода и одного атома кислорода в молекуле.

Ответ: Коэффициенты произносятся как число, указывающее на количество молекул или молей. Химические формулы читаются путем произнесения символов элементов и чисел-индексов по порядку.

Часто в уравнениях указывается дополнительная информация. Условия протекания реакции пишут над или под стрелкой: $t°$ или $\Delta$ (нагревание), $p$ (повышенное давление), $kat$ (наличие катализатора), $h\nu$ (облучение светом). Агрегатное состояние вещества указывается в скобках после формулы: (т) или (s) — твердое вещество; (ж) или (l) — жидкость; (г) или (g) — газ; (р-р) или (aq) — раствор. Выпадение нерастворимого вещества (осадка) обозначается знаком $ \downarrow $, а выделение газа — знаком $ \uparrow $.

Ответ: При чтении упоминаются условия, указанные над или под стрелкой (например, «при нагревании»), а также агрегатные состояния веществ (например, «твердый оксид меди»).

Рассмотрим уравнение реакции горения метана:

$CH_4(г) + 2O_2(г) \xrightarrow{t°} CO_2(г) + 2H_2O(г)$

Это уравнение можно прочитать несколькими способами:

• Кратко, по названиям веществ: «Метан взаимодействует с кислородом при нагревании, образуя диоксид углерода и воду».
• Полностью, с указанием количественных соотношений и состояний: «Один моль газообразного метана реагирует с двумя молями газообразного кислорода при нагревании. В результате образуется один моль газообразного диоксида углерода и два моля газообразной воды (водяного пара)».
• По формулам (применяется реже): «Це-аш-четыре плюс два-о-два при температуре получается це-о-два плюс два-аш-два-о».

Ответ: Наиболее правильным и информативным является полное чтение уравнения, включающее названия веществ, их количественные соотношения (коэффициенты), агрегатные состояния и условия протекания реакции.

Закон Авогадро.

Закон Авогадро — один из фундаментальных законов химии и физики, сформулированный итальянским учёным Амедео Авогадро в 1811 году.

Формулировка закона

В равных объёмах различных идеальных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

Математическое выражение

Закон Авогадро утверждает, что при постоянных давлении ($P$) и температуре ($T$) объём газа ($V$) прямо пропорционален количеству вещества ($ν$), то есть числу молей газа.

Математически это можно выразить так:

$V \propto ν$ при $P, T = \text{const}$

Или в виде уравнения, где отношение объёма к количеству вещества является постоянной величиной:

$\frac{V}{ν} = \text{const}$

Это означает, что для двух разных состояний газа (или двух разных газов) при одинаковых $P$ и $T$ справедливо соотношение:

$\frac{V_1}{ν_1} = \frac{V_2}{ν_2}$

Поскольку количество вещества ($ν$) связано с числом молекул ($N$) через постоянную Авогадро ($N_A$) как $ν = N/N_A$, закон можно записать и для числа молекул:

$\frac{V_1}{N_1} = \frac{V_2}{N_2}$

Связь с уравнением идеального газа

Закон Авогадро является прямым следствием уравнения состояния идеального газа (уравнения Менделеева-Клапейрона):

$PV = νRT$

где $R$ — универсальная газовая постоянная. Если переписать это уравнение, выразив объём:

$V = ν \cdot \frac{RT}{P}$

При постоянных давлении ($P$) и температуре ($T$) множитель $\frac{RT}{P}$ является константой. Следовательно, объём $V$ прямо пропорционален количеству вещества $ν$, что и утверждается в законе Авогадро.

Следствия из закона Авогадро

1. Молярный объём газа. Из закона следует, что один моль любого идеального газа при одинаковых условиях (температуре и давлении) занимает одинаковый объём. Этот объём называется молярным объёмом ($V_m$).

$V_m = \frac{V}{ν}$

При нормальных условиях (н.у.), то есть при температуре $T = 273.15 \text{ К}$ ($0^\circ\text{C}$) и давлении $P = 101325 \text{ Па}$ (1 атм), молярный объём любого идеального газа составляет:

$V_m \approx 22.414 \text{ л/моль} \approx 0.0224 \text{ м}^3/\text{моль}$

2. Определение молярных масс. Закон Авогадро позволяет определять молярные массы газообразных веществ. Отношение масс равных объёмов двух газов при одинаковых $T$ и $P$ равно отношению их молярных масс. Это отношение называется относительной плотностью первого газа по второму ($D_2(1)$).

Плотность газа $\rho = \frac{m}{V}$. Масса газа $m = νM$. Тогда $\rho = \frac{νM}{V} = \frac{M}{V/ν} = \frac{M}{V_m}$.

Для двух газов:

$D_2(1) = \frac{\rho_1}{\rho_2} = \frac{M_1/V_m}{M_2/V_m} = \frac{M_1}{M_2}$

Зная молярную массу одного газа (например, водорода $H_2$ или воздуха), можно легко найти молярную массу другого, измерив их плотности.

3. Обоснование существования молекул и атомной теории. Исторически гипотеза Авогадро сыграла ключевую роль в разграничении понятий атома и молекулы и в принятии атомно-молекулярной теории строения вещества. Она позволила правильно определять формулы веществ (например, показав, что молекулы водорода, кислорода, азота двухатомны: $H_2, O_2, N_2$) и атомные массы элементов.

Ответ: Закон Авогадро гласит, что в равных объёмах любых идеальных газов, взятых при одинаковых температуре и давлении, содержится одинаковое число молекул. Математически это выражается как прямая пропорциональность между объёмом газа и количеством вещества ($V/ν = \text{const}$) при постоянных давлении и температуре. Важнейшим следствием закона является то, что 1 моль любого идеального газа при нормальных условиях занимает объём примерно 22.4 литра, что позволяет сравнивать и определять молярные массы газов.

Известное вам следствие из этого закона.

Поскольку в вопросе не указано, о каком именно законе идет речь, ответ будет дан в предположении, что имеется в виду третий закон Ньютона, один из фундаментальных законов классической механики.

Одним из наиболее важных следствий, вытекающих из третьего закона Ньютона (в совокупности со вторым законом), является закон сохранения импульса. Третий закон Ньютона гласит, что силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению. Рассмотрим, как из этого следует закон сохранения импульса.

Возьмем замкнутую систему, состоящую из двух взаимодействующих тел. Замкнутая система — это система, на которую не действуют внешние силы, или их векторная сумма равна нулю. Тела в такой системе могут взаимодействовать только друг с другом.

Согласно второму закону Ньютона в импульсной форме, сила $\vec{F}_{21}$, действующая на первое тело со стороны второго, равна скорости изменения импульса первого тела $\vec{p}_1$:

$\vec{F}_{21} = \frac{d\vec{p}_1}{dt}$

Аналогично, сила $\vec{F}_{12}$, действующая на второе тело со стороны первого, равна скорости изменения импульса второго тела $\vec{p}_2$:

$\vec{F}_{12} = \frac{d\vec{p}_2}{dt}$

Согласно третьему закону Ньютона, эти силы равны по величине и противоположны по направлению:

$\vec{F}_{12} = -\vec{F}_{21}$

Подставим выражения для сил в это равенство:

$\frac{d\vec{p}_2}{dt} = -\frac{d\vec{p}_1}{dt}$

Перенеся все в левую часть уравнения, получаем:

$\frac{d\vec{p}_1}{dt} + \frac{d\vec{p}_2}{dt} = 0$

Используя свойство производной, это можно записать как производную от суммы импульсов:

$\frac{d(\vec{p}_1 + \vec{p}_2)}{dt} = 0$

Если производная от некоторой векторной величины (в данном случае, от суммарного импульса системы $\vec{p}_{сум} = \vec{p}_1 + \vec{p}_2$) по времени равна нулю, то эта величина остается постоянной.

$\vec{p}_1 + \vec{p}_2 = \text{const}$

Таким образом, мы доказали, что полный импульс замкнутой системы двух тел сохраняется. Этот вывод обобщается на любое количество тел в замкнутой системе.

Ответ: Важнейшим следствием из третьего закона Ньютона является закон сохранения импульса: векторная сумма импульсов всех тел, входящих в замкнутую систему, есть величина постоянная.