1. Какое теоретическое и практическое значение имеет закон сохранения массы веществ? Приведите примеры. 2. Как можно объяснить закон сохранения массы веществ с точки зрения атомно-молекулярного учения? 3. Объясните, не противоречат ли закону сохранения массы веществ следующие факты: а) при сжигании дров в печи или на костре остаётся небольшая куча золы, масса которой значительно меньше использованных дров; б) масса проржавевшего ведра может оказаться несколько больше, чем масса такого же нового ведра.

1. Теоретическое и практическое значение закона сохранения массы веществ

Закон сохранения массы веществ гласит: масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции. Этот закон действует при условии, что учитываются все участники реакции и система не обменивается веществом с окружающей средой.

Теоретическое значение закона состоит в том, что он подтверждает представление о том, что при химических реакциях вещества не исчезают и не возникают из ничего. Меняется состав веществ, их свойства, строение молекул, но общее количество атомов каждого химического элемента сохраняется.

Практическое значение закона очень велико. На его основе:

• составляют уравнения химических реакций;

• рассчитывают, сколько исходных веществ нужно взять для опыта или производства;

• определяют массу продуктов реакции;

• контролируют расход сырья и количество отходов на предприятиях.

Например, при разложении карбоната кальция:

CaCO₃ → CaO + CO₂.

Если разложить 100 г карбоната кальция, то общая масса образовавшихся оксида кальция и углекислого газа будет также равна 100 г. Если углекислый газ улетит в воздух и его не собрать, может показаться, что масса уменьшилась, но в действительности она сохранилась.

Другой пример — образование воды:

2H₂ + O₂ → 2H₂O.

Масса водорода и кислорода, вступивших в реакцию, равна массе получившейся воды.

2. Объяснение закона с точки зрения атомно-молекулярного учения

Согласно атомно-молекулярному учению, все вещества состоят из атомов и молекул. Во время химической реакции атомы не исчезают и не появляются. Они лишь разъединяются в одних молекулах и соединяются в других, образуя новые вещества.

Например, при образовании воды молекулы водорода и кислорода превращаются в молекулы воды. Однако атомы водорода и кислорода остаются теми же: до реакции и после неё число атомов каждого элемента одинаково.

Поскольку масса каждого атома сохраняется, сохраняется и общая масса всех веществ. Следовательно, в химических реакциях происходит не уничтожение вещества, а перегруппировка атомов.

3. Объяснение приведённых фактов

а) При сжигании дров остаётся небольшая куча золы, масса которой гораздо меньше массы дров. Это не противоречит закону сохранения массы. При горении дров часть веществ превращается в газообразные продукты: углекислый газ, водяной пар, дым и другие газы. Они улетают в воздух, поэтому в печи или на костре остаётся только зола — негорючая часть древесины.

Чтобы убедиться в сохранении массы, нужно учитывать не только золу, но и кислород воздуха, участвовавший в горении, а также все образовавшиеся газы. Тогда общая масса исходных веществ будет равна общей массе продуктов реакции.

б) Масса проржавевшего ведра может быть больше массы нового. Это также не противоречит закону сохранения массы. Ржавление — химическая реакция железа с кислородом воздуха, часто с участием воды. К железу ведра присоединяются атомы кислорода, поэтому образуется ржавчина — соединение железа с кислородом.

Следовательно, ведро становится тяжелее не потому, что масса возникла из ничего, а потому, что к железу добавилась масса кислорода из воздуха. Если учитывать массу ведра вместе с израсходованным кислородом, закон сохранения массы будет полностью соблюдаться.