Почему весы показывают разное
Измени ход реакции и выбери закрытый или открытый сосуд. Следи отдельно за массой внутри и массой газа снаружи.
0 % — начало, 100 % — выбранный конечный состав
Условный баланс: исходное содержимое 100 г, максимум выделяющегося газа 4 г; масса посуды исключена. Ползунок задаёт долю завершения, а не время реакции.
Атомы сохраняются при превращениях
В обычной химической реакции атомы не возникают из ничего и не исчезают. Они переходят из состава реагентов в состав продуктов. Если учесть все участвующие вещества, масса продуктов равна суммарной массе исходных веществ — это закон сохранения массы.
В закрытом сосуде ни одно вещество не покидает систему и не поступает извне. Поэтому взвешивание до и после реакции даёт одинаковую общую массу, даже если появилась пена, газ или осадок. Изменившийся вид вещества не означает исчезновения материи.
До реакции
Масса всех реагентов
После реакции
Масса всех продуктов
Равенство
m(реагентов) = m(продуктов)
Масса всех веществ в замкнутой системе сохраняется. Причина — сохранение атомов при химической перегруппировке.
Открытый сосуд может обмануть наблюдателя
Если газ покидает открытый сосуд, весы показывают уменьшение массы оставшегося содержимого. Закон не нарушен: часть продуктов теперь находится в окружающем воздухе. Для полного учёта нужно добавить массу ушедшего газа.
Возможен и обратный случай: при окислении металла кислород поступает из воздуха, поэтому масса твёрдого продукта больше исходной массы металла. Ошибка возникает, когда в расчёт включают только видимый кусок вещества и забывают газообразный реагент.
| Признак / объект | Что означает | Пояснение |
|---|---|---|
| Газ ушёл | Масса содержимого сосуда уменьшается | Нужно учесть газ вне сосуда |
| Кислород присоединился | Масса твёрдого вещества увеличивается | Нужно учесть кислород воздуха |
| Система закрыта | Общая масса неизменна | Все участники остаются внутри |
Изменение показаний весов в открытой системе связано с обменом веществом. Для проверки закона учитывают входящие и выходящие газы.
Горение магния
Горение магния сопровождается ярким светом и образованием оксида магния.
Alvy16 · Wikimedia Commons · CC BY 4.0. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Лабораторная стеклянная посуда
Лабораторная посуда помогает наблюдать вещества и их превращения в контролируемых условиях.
Diane A. Reid / National Cancer Institute · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Уравнение рассказывает о реакции
В химическом уравнении слева записывают формулы реагентов, справа — продуктов. Знак «+» разделяет вещества, стрелка показывает направление превращения. Коэффициенты задают соотношение участвующих частиц и обеспечивают равенство числа атомов каждого элемента.
В записи 2H₂ + O₂ → 2H₂O слева четыре атома H и два O, справа столько же. Индексы остаются частью формул: заменить H₂O на H₂O₂ ради равенства нельзя, потому что получится другое вещество.
Реагенты
2H₂ + O₂
Продукт
2H₂O
Водород
Слева 4 H = справа 4 H
Кислород
Слева 2 O = справа 2 O
Уравнение отражает состав реагентов и продуктов и их соотношение. Коэффициенты согласуют запись с сохранением атомов.
Как прочитать дополнительные обозначения
Стрелка вверх после формулы показывает выделение газа, стрелка вниз — образование осадка. Над стрелкой могут обозначать нагревание, свет или электрический ток. Эти знаки уточняют наблюдение и условия, но не изменяют состав вещества.
Например, Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑ сообщает и о продуктах, и о выделении газообразного водорода. При расчёте массы этот газ учитывают так же, как твёрдые вещества и жидкости. Если из 10 г реагентов выделилось 2 г газа и других потерь не было, в сосуде остаётся 8 г продуктов.
| Знак | Как читать |
|---|---|
| ↑ | Выделяется газ |
| ↓ | Образуется осадок |
| t над стрелкой | Нужно нагревание |
| Коэффициент | Число частиц или их соотношение |
Дополнительные знаки описывают условия и внешние признаки. Газообразные продукты также входят в общий баланс массы.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 7 класс», § 11. Материал переработан для объяснения; источник: 7 класс. Химия — § 11. Закон сохранения массы веществ.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах