На головну

Закон збереження маси і енергії - Хімія

Закон збереження маси і енергії

Після докази існування атомів і молекул найважливішим відкриттям атомно-молекулярної теорії став закон збереження маси, який був сформульований у вигляді філософської концепції великим російським вченим Михайлом Васильовичем Ломоносовим (1711-1765) в 1748 р і підтверджений експериментально їм самим в 1756 р і незалежно від нього французьким хіміком А.Л.Лавуазье в 1789

Маса всіх речовин, що вступають в хімічну реакцію, дорівнює масі всіх продуктів реакції.

Досліди по спалюванню речовин, які проводились до Ломоносова, наводили на думку про те, що маса речовин в процесі реакції не зберігається. При нагріванні на повітрі ртуть перетворювалась в червону окалину, маса якої була більше маси металу. Маса золи, що утворюється при згоранні дерева, навпаки, завжди менше маси вихідної речовини.

Ломоносов провів простий досвід, який показав, що горіння металу є реакція приєднання, а збільшення маси металу відбувається за рахунок приєднання частини повітря . Він пропікав метали в запаяному скляному посудині і виявив, що маса посудини не змінювалася, хоча хімічна реакція відбувалася. Після того, як посудину був розкритий, туди спрямовувався повітря, і маса посудини збільшувалася. Таким чином, при акуратному вимірі маси всіх учасників реакції з'ясовується, що маса речовин при хімічній реакції зберігається. Закон збереження маси мав величезне значення для атомно-молекулярної теорії. Він підтвердив, що атоми є неподільними і при хімічних реакціях не змінюються. Молекули при реакції обмінюються атомами, але загальне число атомів кожного виду не змінюється, і тому загальна маса речовин в процесі реакції зберігається.

Закон збереження маси є окремим випадком загального закону природи - закону збереження енергії, який стверджує , що енергія ізольованої системи постійна. Енергія - це міра руху і взаємодії різних видів матерії. За будь-яких процесах в ізольованій системі енергія не виробляється і не знищується, вона може тільки переходити з однієї форми в іншу.

Однією з форм енергії є так звана енергія спокою, яка пов'язана з масою співвідношенням Ейнштейна

Е0 = m0-с2,

де с - швидкість світла у вакуумі (с = 3-108 м / с). Це співвідношення показує, що маса може переходити в енергію і навпаки. Саме це і відбувається в усіх ядерних реакціях, і тому закон збереження маси в ядерних процесах порушується. Однак, закон збереження енергії залишається справедливим і в цьому випадку, якщо враховувати енергію спокою.

В хімічних реакціях зміна маси, викликане виділенням або поглинанням енергія, дуже мало. Типовий тепловий ефект хімічної реакції по порядку величини дорівнює 100 кДж / моль. Порахуємо, як при цьому змінюється маса:

?m = ?E / с 2 = 105 / (3-108) 2 ~ 10-12 кг / моль = 10-9г / моль.

Приклади розв'язання задач

1.Определіть масу йодиду натрію NaI кількістю речовини 0,6 моль.

Дано: ? (NaI) = 0, 6 моль.

Знайти: m (NaI) =?

Рішення. Молярна маса йодиду натрію становить:

M (NaI) = M (Na) + M (I) = 23 + 127 = 150 г / моль

Визначаємо масу NaI :

m (NaI) = ? (NaI) -M (NaI) = 0,6 - 150 = 90 г.

Відповідь: 90 г.

2.Визначте кількість речовини атомного бору, що міститься в тетраборатом натрію Na2B4O7массой 40,4 г.

Дано: m (Na2B4O7) = 40,4 г.

Знайти: ? (B) =?

Рішення. Молярна маса тетрабората натрію становить 202 г / моль. Визначаємо кількість речовини Na2B4O7:

? (Na2B4O7) = m (Na2B4O7) / М (Na2B4O7) = 40,4 / 202 = 0,2 моль.

Згадаємо , що 1 моль молекули тетрабората натрію містить 2 моль атомів натрію, 4 моль атомів бору та 7 моль атомів кисню (див. формулу тетрабората натрію). Тоді кількість речовини атомного бору одно:

? (B) = 4 - ? (Na2B4O7) = 4 - 0,2 = 0,8 моль.

Відповідь: 0,8 моль

3.Яку масу фосфору треба спалити для отримання оксиду фосфору (V) масою 7,1 г?

Дано: m (P2O5) = 7 , 1 г.

Знайти: m (Р) =?

Рішення: записуємо рівняння реакції горіння фосфору і розставляємо стехіометричні коефіцієнти.

4P + 5O2 = 2P2O5

Визначаємо кількість речовини P2O5, получившегося в реакції.

? (P2O5) = m (P2O5) / М (P2O5) = 7,1 / 142 = 0,05 моль.

З рівняння реакції випливає, що ? (P2O5) = 2-? (P), отже, кількість речовини фосфору, необхідного в реакції одно:

? (P2O5) = 2-? (P) = 2- 0,05 = 0,1 моль.

Звідси знаходимо масу фосфору:

m (Р) = ? (Р) - М (Р) = 0,1 31 = 3,1 г.

Відповідь: 3,1 г.

4. Яка маса хлориду амонію утворюється при взаємодії хлороводню масою 7,3 г з аміаком масою 5,1 г? Який газ залишиться в надлишку? Визначте масу надлишку.

Дано: m (HCl) = 7,3 г; m (NH3) = 5,1 г.

Знайти: m (NH4Cl) =? m (надлишку) =?

Рішення: записуємо рівняння реакції.

HCl + NH3 = NH4Cl

Ця задача на «надлишок» і «недолік». Розраховуємо кількості речовини хлороводню і аміаку і визначаємо, який газ знаходиться в надлишку.

Маса хімічна атом збереження закон

? (HCl) = m (HCl) / М (HCl) = 7,3 / 36,5 = 0,2 моль;

? (NH3) = m (NH3) / М (NH3) = 5,1 / 17 = 0,3 моль .

Аміак знаходиться в надлишку, тому розрахунок ведемо по недоліку, тобто по хлороводню. З рівняння реакції випливає, що ? (HCl) = ? (NH4Cl) = 0,2 моль. Визначаємо масу хлориду амонію.

M (NH4Cl) = ? (NH4Cl) - М (NH4Cl) = 0,2- 53,5 = 10,7 г.

Ми визначили, що аміак знаходиться в надлишку (за кількістю речовини надлишок становить 0,1 моль). Розрахуємо масу надлишку аміаку.

M (NH3) = ? (NH3) - М (NH3) = 0,1 17 = 1,7 г.

Відповідь : 1,7 г.

5.Какая маса 12 моль нетрата алюмінію?

Дано: ? (AL (NO3) 3) = 12 моль

Знайти: m (AL (NO3) 3) =?

Рішення: Mr (AL (NO3) 3 = 27 + 14 * 3 + 16 * 9 = 27 + 42 + 144 = 213 г / моль

m = M * ? 213 * 12 = 2556г

Відповідь: 2556г

6.сколько молей карбонату магнію в 64г. карбонату магнію?

Дано: m (Mg Co3) = 64

Знайти: ? (Mg Co3) =?

Рішення: Mr (Mg Co3) = 24 + 12 + 16 * 3 = 36 + 48 = 84 г / моль

? = m / M 64/84 = 0.76 моль

Відповідь: 0.76 моль

7. Скільки молей в 420г. Fe O?

Дано: m (Fe O) = 420г.

Знайти: ? (Fe O) =?

Рішення: Mr (Fe O) = 56 + 16 = 72

? = m / M 420/72 = 5,8 моль

Відповідь: 5,8 моль

8.Каково маса кухонної солі в 2,5 молях речовини?

Дано: ? (NaCl) = 2,5 моль

Знайти: m (NaCl) =?

Рішення: Mr (NaCl) = 23 + 35 = 58

m = M * ? 58 * 2,5 = 145г.

Відповідь: 145г.

9 .Скільки молей в 250 г ZnO?

Дано: m (ZnO) = 250г

Знайти: ? (ZnO) =?

Рішення: (ZnO) = 65 + 16 = 81 г / моль

? = m / M 250/81 = 3

Відповідь: 3 моля

10.Определіть масу йодиду натрію NaI?

Дано: ? (NaI) = 0,6 моль.

Знайти: m (NaI) =?

Рішення. Молярна маса йодиду натрію становить:

M (NaI) = M (Na) + M (I) = 23 + 127 = 150 г / моль

Визначаємо масу NaI :

m (NaI) = ? (NaI) -M (NaI) = 0,6 - 150 = 90 г.

Відповідь: 90 г

© 8ref.com - українські реферати
8ref.com