Как решить закон сохранения массовых проблем

Закон сохранения массы произвел революцию в изучении химии и является одним из ее важнейших принципов. Хотя его открыли несколько исследователей, его формулировку чаще всего приписывают французскому ученому Антуану Лавуазье и иногда называют в его честь. Закон прост: атомы в закрытой системе нельзя ни создать, ни уничтожить. В реакции или серии реакций общая масса реагентов должна равняться общей массе продуктов. Что касается массы, стрелка в уравнении реакции становится знаком равенства, что очень помогает, когда дело доходит до отслеживания количества соединений в сложной реакции.

TL; DR (слишком длинный; Не читал)

Балансировка химических уравнений предполагает, что обе стороны уравнения должны содержать одинаковое количество атомов каждого элемента, поэтому это один из способов решения проблемы сохранения массы. Вы также можете использовать сохранение массы, чтобы определить массы растворенных веществ в растворе.

Неважно, что может войти в закрытую систему или выйти из нее, но энергия может проходить свободно. Температура внутри закрытой системы может изменяться, и закрытая система может облучаться рентгеновскими лучами или микроволнами. Вам не нужно учитывать энергию, выделяемую во время экзотермической реакции или поглощаемую во время эндотермической реакции, при измерении массы до и после реакции. Некоторые соединения могут изменять состояние, а некоторые газы могут образовываться из твердых тел и жидкостей, но единственным важным параметром является общая масса всех задействованных соединений. Он должен оставаться прежним.

Тот факт, что бревно после горения весит меньше, оставалось загадкой, пока ученые не поняли принцип сохранения массы. Поскольку масса не может быть потеряна, она должна трансформироваться в другую форму, и вот что происходит. Во время горения древесина соединяется с кислородом, образуя древесный уголь и сажу, а также выделяются такие газы, как двуокись углерода и окись углерода. Вы можете рассчитать общую массу этих газов, взвесив бревно перед сжиганием и твердые углеродные продукты, оставшиеся после тушения пожара. Разница в этих весах должна равняться общему весу газов, поднимающихся по дымоходу. Это основная идея решения всех проблем сохранения массы.

Сбалансированное химическое уравнение демонстрирует, что атомы, как и масса в целом, не создаются и не разрушаются во время реакции, которую описывает уравнение. Уравновешивание уравнения реакции - один из способов решения проблемы сохранения массы. Для этого вы понимаете, что обе части уравнения содержат одинаковое количество атомов каждого элемента, участвующего в реакции.

Например, несбалансированное уравнение образования ржавчины, которое представляет собой комбинацию железа с кислородом для образования оксида железа, выглядит следующим образом:

Fe + O₂ -> Fe₂O₃

Это уравнение не сбалансировано, потому что две стороны содержат разное количество атомов железа и кислорода. Чтобы сбалансировать это, умножьте каждый из реагентов и продуктов на коэффициент, который дает одинаковое количество атомов каждого элемента с обеих сторон:

4Fe + 3O₂ -> 2Fe₂2O₃

Обратите внимание, что количество атомов в соединении, представленное нижними индексами в химической формуле, никогда не меняется. Вы можете сбалансировать уравнение только путем изменения коэффициентов.

Вам не обязательно знать химическое уравнение реакции, чтобы решить проблему сохранения массы. Например, если вы растворяете два или более соединения в воде, вы знаете, что массы ингредиентов должны равняться общей массе раствора. В качестве примера того, как это может быть полезно, рассмотрим ученика, который взвешивает определенные веса двух соединений, чтобы добавить до известного количества воды, а затем проливает небольшое количество одного из соединений, перенося его в решение. Взвесив окончательный раствор, ученик может точно определить, сколько соединения было потеряно.

Если определенные реагенты объединяются с образованием известных продуктов и известно сбалансированное уравнение реакции, можно вычислить недостающую массу одного из реагентов или продуктов, если все остальные известен. Например, четыреххлористый углерод и бром объединяются с образованием дибромдихлорметана и газообразного хлора. Сбалансированное уравнение этой реакции:

CCl₄ + Br₂ -> CBr₂Cl₂ + Cl2

Если вы знаете массы каждого из реагентов и можете измерить массу одного из продуктов, вы можете рассчитать массу другого продукта. Точно так же, если вы измеряете массы продуктов и одного из реагентов, вы сразу же узнаете массу другого реагента.

Студент объединяет 154 грамма четыреххлористого углерода и неизвестное количество брома в запечатанном контейнере, чтобы получить 243 грамма дибромдихлорметана и 71 грамм хлора. Сколько хлора было использовано в реакции, если исходные вещества были полностью использованы u__p?

Поскольку масса сохраняется, мы можем установить равенство, в котором x представляет неизвестное количество брома:

154 г + х = 243 г + 71 г

x = масса брома, израсходованного в реакции = 150 граммов