Номер 1, страница 30 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

1. Сформулируйте основные законы химии, описывающие качественный и количественный состав веществ, а также изменения этого состава в ходе химических превращений.

Основные законы химии, которые описывают качественный и количественный состав веществ, а также изменения этого состава в ходе химических превращений, называются стехиометрическими законами. Вот их формулировки и сущность:

1. Закон сохранения массы веществ

Сформулирован русским ученым М.В. Ломоносовым в 1748 г. и позднее, независимо от него, французским химиком А. Лавуазье в 1789 г. Этот фундаментальный закон утверждает, что масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате этой реакции.

Это означает, что в ходе химических превращений атомы не исчезают и не создаются заново, а лишь происходит их перегруппировка с образованием новых молекул. Для любой химической реакции, протекающей в замкнутой системе, суммарная масса реагентов всегда будет равна суммарной массе продуктов.

Если вещества А и B реагируют с образованием веществ C и D, то их массы связаны соотношением:

$m(A) + m(B) = m(C) + m(D)$

Ответ: Масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции.

2. Закон постоянства состава веществ

Этот закон был сформулирован французским химиком Ж.Л. Прустом в период с 1799 по 1806 г. Он гласит, что любое химически чистое соединение с молекулярной структурой, независимо от способа его получения, всегда имеет один и тот же постоянный качественный и количественный состав.

Качественный состав означает, что вещество состоит из определенных химических элементов. Количественный состав означает, что массовые доли этих элементов в веществе строго постоянны. Например, любая молекула воды ($H_2O$), где бы она ни была получена, состоит из водорода и кислорода, причем массовая доля водорода всегда составляет примерно 11,19%, а кислорода — 88,81%.

Важно отметить, что этот закон строго выполняется для веществ с молекулярным строением (дальтонидов). Существуют также соединения переменного состава (бертоллиды), для которых он не соблюдается.

Ответ: Всякое чистое вещество молекулярного строения, независимо от способа его получения, имеет постоянный качественный и количественный состав.

3. Закон кратных отношений

Сформулирован английским ученым Дж. Дальтоном в 1803 г. Закон утверждает: если два химических элемента образуют между собой несколько соединений, то массы одного элемента, приходящиеся на одну и ту же массу другого элемента в этих соединениях, относятся между собой как небольшие целые числа.

Например, азот и кислород образуют несколько оксидов: $N_2O$, $NO$, $N_2O_3$, $NO_2$, $N_2O_5$. Если рассчитать массу кислорода, которая приходится на одну и ту же массу азота (например, 14 г), то эти массы будут относиться как 8:16:24:32:40, что эквивалентно отношению простых целых чисел 1:2:3:4:5. Этот закон стал одним из важнейших подтверждений атомной теории строения вещества.

Ответ: Если два элемента образуют друг с другом несколько химических соединений, то массы одного элемента, которые соединяются с одной и той же массой другого элемента, относятся между собой как небольшие целые числа.

4. Закон объемных отношений (для газов)

Экспериментально установлен французским ученым Ж.Л. Гей-Люссаком в 1808 г. Закон 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.

Например, при синтезе аммиака из водорода и азота:

$N_2(газ) + 3H_2(газ) \rightarrow 2NH_3(газ)$

Один объем азота реагирует с тремя объемами водорода, образуя два объема аммиака. Отношение объемов $V(N_2) : V(H_2) : V(NH_3)$ равно $1:3:2$. Эти числа соответствуют стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

Ответ: При одинаковых условиях (температура и давление) объемы реагирующих и образующихся газов относятся между собой как небольшие целые числа.

5. Закон Авогадро

Сформулирован итальянским физиком и химиком А. Авогадро в 1811 г. Этот закон является следствием и обобщением предыдущих законов и утверждает, что в равных объемах любых газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

Из этого закона вытекают два важных следствия:

– Один моль любого газа при нормальных условиях (0 °C и 101,325 кПа) занимает один и тот же объем, равный 22,4 л (молярный объем газа $V_m$).

– Отношение масс равных объемов двух разных газов (их относительная плотность) при одинаковых условиях равно отношению их молярных масс: $D_2(1) = \frac{\rho_1}{\rho_2} = \frac{M_1}{M_2}$.

Закон Авогадро позволил связать макроскопические свойства газов (объем) с микроскопическими (число частиц), что дало возможность правильно определять формулы веществ и их атомные и молекулярные массы.

Ответ: В равных объемах различных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.