1. Сформулируйте первое положение молекулярно-кинетической теории строения вещества.
Первое положение молекулярно-кинетической теории утверждает, что любое вещество состоит из мельчайших частиц — молекул, атомов или ионов, которые находятся в постоянном движении, взаимодействуя друг с другом на расстоянии.
2. Поясните выражение: "Молекула — мельчайшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства".
Молекула — это самая маленькая частица вещества, сохраняющая все его химические свойства. Молекулы остаются неизменными при физических процессах, однако при химических реакциях они могут изменяться, образуя новые вещества.
3. Опишите опыт, позволяющий оценить размеры молекулы. Предложите способ измерения объёма капли масла.
Для оценки размеров молекулы можно провести опыт с каплей масла. Если каплю масла поместить на водную поверхность, она растекается, образуя очень тонкую плёнку. Зная объём капли и измерив площадь, которую она занимает после растекания, можно рассчитать толщину плёнки. Эта толщина будет примерно равна диаметру молекулы.
4. Что называют относительной молекулярной массой; количеством вещества; молярной массой; концентрацией молекул; постоянной Авогадро?
Относительная молекулярная масса — это отношение массы молекулы вещества к 1/12 массы атома углерода. Количество вещества — это физическая величина, показывающая число структурных единиц вещества (атомов, молекул, ионов) и измеряемая в молях. Молярная масса — это масса одного моля вещества, выраженная в граммах на моль. Концентрация молекул — это количество молекул в единице объёма. Постоянная Авогадро показывает число молекул или атомов в одном моле вещества и составляет примерно 6.022 × 10^23.
5. Что такое один моль?
Один моль — это количество вещества, содержащее столько же структурных единиц (атомов, молекул, ионов), сколько содержится атомов в 12 граммах углерода-12.
6. Каков порядок значений размеров и массы молекул, их концентрации, числа молекул в одном моле вещества?
Размеры молекул обычно составляют около 10^-10 метров, масса молекул — порядка 10^-23 граммов, концентрация молекул может быть в пределах 10^19–10^22 молекул в кубическом сантиметре, а число молекул в одном моле вещества составляет около 6.022 × 10^23.
1. Подготовьте краткое сообщение об исследованиях М. В. Ломоносова, результаты которых внесли вклад в развитие учения о строении вещества. Воспользуйтесь для этого интернет-ресурсами и другими источниками информации. Докажите, что результаты исследований М. В. Ломоносова имели принципиальное значение для развития взглядов на строение вещества.
Михаил Васильевич Ломоносов внёс значительный вклад в развитие представлений о строении вещества. В XVIII веке, когда Ломоносов проводил свои исследования, учёные только начинали формировать идеи об атомно-молекулярном строении материи. Ломоносов обосновал идеи, которые стали основой для позднейшего открытия закона сохранения массы. Он утверждал, что во всех химических реакциях масса вещества остаётся неизменной, и проводил опыты, чтобы подтвердить это, хотя из-за технических ограничений того времени ему не удалось доказать это экспериментально. Однако в его работах уже присутствовали идеи об атомах и молекулах как об основных частицах материи.
Ломоносов выдвигал гипотезы о существовании движения частиц внутри вещества, что стало основой для будущей молекулярно-кинетической теории. В своих исследованиях Ломоносов первым описал роль теплоты как энергии движения молекул, тем самым опередив своё время в понимании взаимодействия энергии и вещества.
Его труды оказались принципиальными для формирования дальнейших взглядов на строение материи и повлияли на многих учёных, включая Лавуазье и Лавуазье, которые позже обосновали и популяризировали закон сохранения массы в химических реакциях.
2. Сравните количество вещества, содержащееся в телах равной массы из алюминия и железа.
Дано:
Масса алюминия и железа — 100 г. Для алюминия:
Молярная масса алюминия (Al) = 27 г/моль. Количество вещества: n(Al) = 100 г / 27 г/моль ≈ 3.70 моль. Для железа:
Молярная масса железа (Fe) = 56 г/моль. Количество вещества: n(Fe) = 100 г / 56 г/моль ≈ 1.79 моль. Ответ: При одинаковой массе, количество вещества алюминия больше, чем количество вещества железа.
3. Найдите число атомов в алюминиевой ложке массой 30 г.
Масса алюминия — 30 г. Молярная масса алюминия (Al) = 27 г/моль. Постоянная Авогадро (число атомов в 1 моле) = 6.02 * 10^23 атомов/моль. Считаем количество вещества алюминия: n(Al) = 30 г / 27 г/моль ≈ 1.11 моль.
Определяем число атомов: N = n * 6.02 * 10^23 N = 1.11 * 6.02 * 10^23 ≈ 6.68 * 10^23 атомов.
Ответ: В алюминиевой ложке массой 30 г содержится примерно 6.68 * 10^23 атомов.
4. Деталь площадью 30 см покрыли слоем серебра толщиной 2 мкм. Сколько атомов серебра содержится в покрытии?
Площадь покрытия — 30 см². Толщина слоя — 2 мкм = 2 * 10^-4 см. Плотность серебра (Ag) = 10.5 г/см³. Молярная масса серебра = 108 г/моль. Найдем объем покрытия: V = площадь * толщина V = 30 см² * 2 * 10^-4 см = 0.006 см³.
Определим массу серебра: m(Ag) = плотность * объем m(Ag) = 10.5 г/см³ * 0.006 см³ = 0.063 г.
Найдем количество вещества серебра: n(Ag) = масса / молярная масса n(Ag) = 0.063 г / 108 г/моль ≈ 0.000583 моль.
Определим число атомов: N = n * 6.02 * 10^23 N ≈ 0.000583 * 6.02 * 10^23 ≈ 3.51 * 10^20 атомов.
Ответ: В покрытии содержится около 3.51 * 10^20 атомов серебра.
5. Сравните массы и объёмы двух тел, сделанных из свинца и меди, если в них содержатся равные количества вещества.
Количество вещества для обоих тел — 1 моль. Молярная масса свинца (Pb) = 207 г/моль. Плотность свинца = 11.34 г/см³. Молярная масса меди (Cu) = 63.5 г/моль. Плотность меди = 8.96 г/см³. Для свинца:
Масса свинца = молярная масса * количество вещества = 207 г. Объем свинца = масса / плотность Объем свинца = 207 г / 11.34 г/см³ ≈ 18.26 см³. Для меди:
Масса меди = молярная масса * количество вещества = 63.5 г. Объем меди = масса / плотность Объем меди = 63.5 г / 8.96 г/см³ ≈ 7.09 см³. Ответ: Масса свинца больше массы меди при одинаковом количестве вещества, а объем свинца также больше объема меди.
6. Вычислите постоянную Авогадро, если известно, что масса молекулы кислорода 5,312 • 1026 кг.
Масса молекулы кислорода = 5.312 * 10^-26 кг. Молярная масса кислорода (O₂) = 32 г/моль = 0.032 кг/моль. Постоянная Авогадро (N) = молярная масса / масса одной молекулы N = 0.032 кг/моль / 5.312 * 10^-26 кг ≈ 6.02 * 10^23 моль^-1. Ответ: Постоянная Авогадро приблизительно равна 6.02 * 10^23 моль^-1.
7. Почему мы уверены в существовании молекул и атомов, ведь мы их не видим?
Мы уверены в существовании молекул и атомов благодаря множеству экспериментальных доказательств, таких как наблюдение броуновского движения, которое описал Альберт Эйнштейн, и подтверждение опыта Жана Перрена. Атомная структура также была подтверждена спектроскопией, рентгеновской кристаллографией и экспериментами в квантовой физике.