Номер 3, страница 32 - гдз по химии 8 класс учебник Журин

Если на весах уравновесить свечу и потом её зажечь, то... Нарисуйте схему установки, с помощью которой можно доказать, что в данном случае закон сохранения массы веществ не нарушается. Объясните принцип действия установки.

Если зажечь свечу, стоящую на весах в открытой системе (например, на открытом воздухе), то можно наблюдать, как чаша весов со свечой постепенно поднимается. Это создает обманчивое впечатление, что масса в процессе горения уменьшается, и закон сохранения массы нарушается. На самом деле, это происходит потому, что продукты горения — углекислый газ и водяной пар — являются летучими газообразными веществами. Они рассеиваются в окружающем воздухе, и весы не могут учесть их массу.

Чтобы доказать, что закон сохранения массы веществ в действительности не нарушается, необходимо провести этот опыт в замкнутой (изолированной) системе, то есть в такой системе, которая не обменивается веществом с окружающей средой.

Установка для демонстрации закона сохранения массы при горении свечи представляет собой рычажные весы. На одной чаше весов установлена свеча. Свеча накрыта герметичным стеклянным колпаком (или находится внутри большой, плотно закрытой колбы), который также стоит на этой же чаше весов. Это необходимо для создания замкнутой системы. На другой чаше весов располагаются гири (противовес), которые уравновешивают систему до начала горения. Схематически это можно представить как весы в состоянии равновесия, где на одной чаше находится свеча под колпаком, а на другой — гири.

Принцип действия установки основан на взвешивании замкнутой системы до и после химической реакции.

1. Подготовка к опыту. На чашу весов помещают свечу и накрывают ее герметичным колпаком. С помощью гирь на другой чаше весы приводят в состояние равновесия. В этот момент мы фиксируем общую массу замкнутой системы, которая складывается из массы свечи, массы воздуха (содержащего кислород, необходимый для горения) под колпаком, и массы самого колпака.

2. Проведение реакции. Свечу внутри герметичного сосуда поджигают. Это можно осуществить, не нарушая герметичности, например, сфокусировав на фитиле солнечный луч с помощью линзы. Начинается химическая реакция горения. Парафин, из которого состоит свеча (смесь высших углеводородов, общая формула $C_xH_y$), взаимодействует с кислородом ($O_2$) из воздуха под колпаком. В результате реакции образуются новые вещества: углекислый газ ($CO_2$) и вода (в виде пара, $H_2O$). Уравнение этой реакции в общем виде выглядит так: $C_xH_y + (x + \frac{y}{4})O_2 \rightarrow xCO_2 + \frac{y}{2}H_2O$

3. Наблюдение. В процессе горения свечи, пока она не погаснет из-за нехватки кислорода, равновесие весов не нарушается. Это означает, что общая масса системы остается неизменной.

4. Объяснение результата. Согласно закону сохранения массы, масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции. В данном эксперименте масса "исчезнувшего" парафина и израсходованного кислорода в точности равна массе образовавшихся углекислого газа и воды. Поскольку реакция протекает в замкнутом сосуде, все газообразные продукты остаются внутри колпака и их масса, в отличие от опыта на открытом воздухе, учитывается весами. Таким образом, суммарная масса системы до реакции (свеча + кислород под колпаком + колпак) равна суммарной массе системы после реакции (остаток свечи + углекислый газ + вода + оставшийся воздух + колпак). Это и доказывает, что закон сохранения массы не нарушается.

Ответ: Чтобы доказать, что закон сохранения массы при горении свечи не нарушается, нужно провести эксперимент в замкнутой системе. Для этого на одну чашу весов помещают свечу под герметичным стеклянным колпаком и уравновешивают ее гирями на другой чаше. Затем свечу поджигают. В процессе горения масса свечи и кислорода под колпаком уменьшается, но одновременно образуются продукты реакции — углекислый газ и водяной пар, которые остаются внутри колпака. Поскольку общая масса веществ в замкнутой системе не изменяется (масса реагентов равна массе продуктов), весы на протяжении всего опыта остаются в равновесии. Это наглядно демонстрирует справедливость закона сохранения массы.