Объясните причину сохранения массы веществ при химических реакциях кратко
Обновлено: 05.07.2024
1. В чем состояло главное отличие опыта М. В. Ломоносова от опыта Р. Бойля? Какие результаты получил Ломоносов? О чем они свидетельствовали?
Опыт Ломоносов проводил в специальной реторте, которая была герметически запаяна. После реакции он взвесил реторту и оказалось, что ее масса не изменилась. Это свидетельствовало о том, что, хотя между металлом и веществом, содержащимся в воздухе реторта, произошла химическая реакция, сумма масс исходных веществ равна массе продукта реакции.
2. Как А. Лавуазье объяснил увеличение массы металлов при их прокаливании на воздухе?
3. Сформулируйте закон сохранения массы веществ в химических реакциях.
Масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции.
4. Почему общая масса веществ в ходе любой химической реакции не изменяется?
В результате реакций атомы не исчезают и не возникают из ничего, а только перегруппировываются, их общее число остаётся неизменным. А так как атомы обладают постоянно массой, то масса образованных ими веществ, также остается постоянной.
5. В результате прокаливания вещества HgO получается металл ртуть, масса которого меньше массы исходного вещества. Объясните, почему так происходит.
Масса ртути меньше исходного вещества исходного вещества по причине выделения кислорода.
6. При горении угля C на воздухе он превращается в газообразное вещество CO2. Масса этого вещества больше или меньше массы исходного угля? Почему?
Масса полученного вещества будет больше массы исходного угля. Масса увеличивается за счет присоединившегося кислорода.
7. Вещество Cu(OH)2 при нагревании превращается в два новых вещества — CuO и H2O. Составьте уравнение данной реакции.
8. В химическую реакцию вступили железо массой 5,6 г и сера массой 3,2 г. Какова масса образовавшегося продукта реакции?
Масса образовавшегося продукта реакции m=5,6 г+3,2 г=8,8 г.
9. В результате химической реакции N2 + 3H2 = 2NH3 образовались 24 молекулы вещества NH3 (аммиака). Сколько молекул каждого из исходных веществ вступили в эту реакцию?
Так как в уравнении реакции перед молекулой аммиака стоит цифра два, а перед молекулой водорода – цифра три, то увеличение аммиака в 2 раза должно увеличить в два раза цифру перед молекулой водорода, в реакцию вступило шесть молекул водорода Аналогично рассчитывается: в реакцию вступят две молекулы азота.
Химической реакцией называют взаимодействия, приводящие к изменению химической природы участвующих в них частиц. При этом происходит изменение их состава и (или) строения. В химических реакциях могут участвовать атомы, молекулы, ионы и радикалы.
В ходе химических реакций атомные ядра не затрагиваются и число атомов каждого химического элемента сохраняется.
Химические реакции протекают при определённых условиях (температура, давление, наличие или отсутствие растворителя, катализа, ультрафиолетовое излучение).
Признаками протекания химических реакций являются выделение или поглощение газа, образование или растворение осадка, изменение цвета, выделение или поглощение теплоты.
Описание качественных реакций, используемых для определения некоторых катионов и анионов, приводится в приложении в конце урока.
В таблице 5 представлены сведения о внешнем виде и свойствах некоторых распространённых веществ и соединений, используемых при описании внешних признаков протекания химической реакции.
Для описания химических реакций используют химические уравнения, в левой части которых указывают исходные вещества, а в правой — продукты реакции. Обе части химического уравнения соединяют стрелкой (в случае необратимых химических превращений), а если химическая реакция является обратимой, то это показывают с помощью прямой и обратной стрелок.
В неорганической химии, если количество атомов химических элементов в левой и правой частях уравнено с помощью стехиометрических коэффициентов, части уравнения часто соединяют знаком равенства.
Стехиометрией называют учение о количественных соотношениях между реагентами и продуктами реакции.
Коэффициенты стехиометрические — действительные натуральные (то есть положительные, как правило, целые) числа, стоящие перед формулой химического вещества в уравнении реакции. Коэффициенты показывают минимальное количество структурных единиц вещества (атомов, молекул, ионов, радикалов), участвующих в данной реакции.
В вышеприведённой реакции два атома алюминия реагируют с тремя молекулами серной кислоты, в результате чего образуется одна молекула сульфата алюминия (коэффициент, равный одному, перед формулой не ставят) и три молекулы водорода.
В соответствии с законом сохранения массы (закон Ломоносова — Лавуазье) масса всех веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции.
Этот закон подтверждает, что атомы являются неделимыми и в ходе химических реакций не изменяются. Молекулы при реакциях претерпевают изменения, но общее число атомов каждого вида не изменяется, и поэтому общая масса веществ в процессе реакции сохраняется.
Тренировочные задания
1. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) растворение осадка
2) выделение чёрного осадка
3) отсутствие внешних признаков
4) выделение синего осадка
2. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение жёлтого осадка
2) растворение осадка
3) выделение белого осадка
4) выделение синего осадка
3. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) отсутствие внешних признаков
2) выделение жёлто-зелёного газа
3) выделение жёлтого осадка
4) растворение осадка
4. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) появление оранжевой окраски
2) выделение газа с характерным запахом
3) растворение осадка
4) отсутствие внешних признаков
5. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение жёлтого осадка
2) отсутствие внешних признаков
3) выделение белого осадка
4) выделение чёрного осадка
6. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) AgNO3 и NaI
Б) Zn и KOH
В) HCl и FeS
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение жёлтого осадка
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение бесцветного газа
4) выделение чёрного осадка
7. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) отсутствие внешних признаков
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) растворение осадка
8. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бесцветного газа
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) выделение синего осадка
9. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение синего осадка
2) растворение осадка
3) выделение белого осадка
4) выделение бурого осадка
10. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) AgNO3 и NaI
Б) Al и NaOH
В) HCl и K2SO3
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бесцветного газа
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) выделение жёлтого осадка
11. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бесцветного газа
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) отсутствие внешних признаков
12. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) Cu и HNO3 (конц.)
Б) Cu и H2SO4 (конц.)
В) BaCO3 и HCl
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бурого газа
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) выделение бесцветного газа
13. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бесцветного газа
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) выделение синего осадка
14. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бурого осадка
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) выделение синего осадка
15. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бесцветного газа
2) выделение бесцветного газа
3) выделение белого осадка
4) выделение чёрного осадка
16. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бесцветного газа
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) выделение синего осадка
17. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) отсутствие внешних признаков
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) выделение чёрного осадка
18. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бесцветного газа
2) выделение бесцветного газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) растворение осадка
19. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бесцветного газа
2) выделение бесцветного газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) выделение студенистого бесцветного осадка
20. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бурого газа
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) выделение жёлтого осадка
Закон сохранения массы веществ в химических реакциях был сформулирован на основе работ по прокаливанию металлов.
В XVII в. английский учёный Р. Бойль проводил опыты по прокаливанию свинца. После окончания опытов он взвешивал полученные продукты и сравнивал их массу с массой исходного металла. Масса окалины всегда была больше массы свинца.
Русский учёный М. В. Ломоносов повторил опыты Р. Бойля. Но металлы он прокаливал в запаянных стеклянных сосудах — ретортах. Взвешивание сосудов до и после реакции показало, что их масса остаётся неизменной.
В \(1789\) г. французскому химику А. Лавуазье удалось объяснить причину разных результатов взвешивания веществ в открытых и закрытых сосудах. Он доказал, что образование окалины происходит за счёт присоединения к металлу кислорода, содержащегося в воздухе.
При химических реакциях атомы не исчезают и не появляются. Продукты реакции образуются из атомов, содержащихся в исходных веществах. Поэтому масса и остаётся неизменной.
В молекулах исходных веществ и в молекулах продуктов реакции содержатся атомы углерода, водорода и кислорода. Их число не меняется, поэтому и масса веществ остаётся неизменной.
Проблемный вопрос: изменится ли масса реагирующих веществ по сравнению с массой продуктов реакции?
Чтобы ответить на данный вопрос наблюдайте за следующими видео-экспериментами:
Вывод: Масса веществ до и после реакции не изменилась.
Формулировка закона сохранения массы: масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе образовавшихся веществ.
С точки зрения атомно-молекулярного учения этот закон объясняется тем, что при химических реакциях общее количество атомов не изменяется, а происходит лишь их перегруппировка.
Закон сохранения массы веществ является основным законом химии, все расчеты по химическим реакциям производятся на его основе. Именно с открытием этого закона связывают возникновение современной химии как точной науки.
Закон сохранения массы был теоретически открыт в 1748 году и экспериментально подтверждён в 1756 году русским ученым М.В. Ломоносовым.
Французский учёный Антуан Лавуазье в 1789 году окончательно убедил учёный мир в универсальности этого закона. Как Ломоносов, так и Лавуазье пользовались в своих экспериментах очень точными весами. Они нагревали металлы (свинец, олово, и ртуть) в запаянных сосудах и взвешивали исходные вещества и продукты реакции.
Химические уравнения
Закон сохранения массы веществ применяется при составлении уравнений химических реакций.
Химическое уравнение – это условная запись химической реакции посредством химических формул и коэффициентов.
В результате химического взаимодействия серы и железа получено вещество – сульфид железа (II) – оно отличается от исходной смеси. Ни железо, ни сера не могут быть визуально обнаружены в нем. Невозможно их разделить и с помощью магнита. Произошло химическое превращение.
Исходные вещества, принимающие участие в химических реакциях называются реагентами.
Новые вещества, образующиеся в результате химической реакции называются продуктами.
Запишем протекающую реакцию в виде уравнения химической реакции:
Алгоритм составления уравнения химической реакции
Составим уравнение химической реакции взаимодействия фосфора и кислорода
2. В правой части (после стрелки) пишем химическую формулу продукта (вещества, образующегося при взаимодействии). Помните! Химические формулы необходимо составлять, используя валентности атомов химических элементов:
3. Согласно закону сохранения массы веществ число атомов до и после реакции должно быть одинаковым. Это достигается путём расстановки коэффициентов перед химическими формулами реагентов и продуктов химической реакции.
Вначале уравнивают число атомов, которых в реагирующих веществах (продуктах) содержится больше.
В данном случае это атомы кислорода.
Находим наименьшее общее кратное чисел атомов кислорода в левой и правой частях уравнения. Наименьшее кратное для атомов натрия –10:
Закон сохранения массы веществ один из важнейших законов химии. Его открыл М. В. Ломоносов, а позже экспериментально подтвердил А. Лавуазье. Так в чем же состоит суть этого закона?
История
Закон сохранения массы веществ впервые сформулировал М. В. Ломоносов в 1748 году, а экспериментально подтвердил его на примере обжига металлов в запаянных сосудах в 1756 году. Закон сохранения массы веществ Ломоносов связывал с законом сохранения энергии (количества движения). Он рассматривал эти законы в единстве как всеобщий закон природы.
Рис. 1. М. В. Ломоносов.
Но еще до Ломоносова более 20 веков назад древнегреческий ученый Демокрит предполагал, что все живое и неживое состоит из незримых частиц. позже в XVII веке эти догадки подтвердил Р. Бойль. Он проводил эксперименты с металлом и древесиной и выяснил, что вес металла после нагревания увеличился, а вес золы по сравнению с деревом, наоборот, уменьшился.
Независимо от М. В. Ломоносова закон сохранения массы вещества был установлен в 1789 году французским химиком А. Лавуазье, который показал, что при химических реакциях сохраняется не только общая масса веществ, но и масса каждого из элементов, входящих в состав взаимодействующих веществ.
Взгляды Ломоносова и Лавуазье были подтверждены современной наукой. В 1905 году А. Эйнштейн показал, что между массой тела (m) и его энергией (E) существует связь, выражаемая уравнением:
где c – скорость света в вакууме.
Рис. 2. Альберт Эйнштейн.
Таким образом, закон сохранения массы дает материальную основу для составления уравнений химических реакций.
Суть закона сохранения массы вещества
Закон сохранения массы вещества заключается в следующем: масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции.
Рис. 3. Закон сохранения массы вещества.
При написании уравнений химических реакций надо следить за соблюдением этого закона. Число атомов элемента в левой и правой частях реакций должно быть одинаковым, так как атомные частицы в химических превращениях неделимы и никуда не исчезают, а лишь переходят из одного вещества в другое. Сущность химической реакции – разрыв одних связей и образование других связей. Поскольку эти процессы связаны с затратой и получением энергии, то знак равенства в реакциях можно ставить, если учтены энергетические факторы, условия реакции, агрегатные состояния веществ.
Очень часто знак равенства, особенно в неорганических реакциях, ставят и без учета необходимых факторов,производя упрощенную запись. При уравнивании коэффициентов вначале уравнивают число атомов металла, потом неметалла, затем водорода и в конце производят проверку по кислороду.
Что мы узнали?
Закон сохранения массы вещества изучают в школе по химии 8 класса, так как понимание его сути необходимо для правильного составления уравнений реакций. О том, что любая материя на земле состоит из невидимых частиц предположил еще древнегреческий ученый Демокрит, а его более современные последователи Ломоносов, Лавуазье, Эйнштейн доказали это экспериментально.
Читайте также: