номер 3, страница 54 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

3.Как результаты экспериментов по измерению объёмов исходных веществ и продуктов реакций хлора с водородом и азота с кислородом позволили Авогадро прийти к выводу о том, что азот, кислород, хлор и водород состоят из двухатомных молекул? Учтите, что в результате взаимодействия азота с кислородом, протекающего только при чрезвычайно высокой температуре, образуется оксид азота (ІІ).

3.Вывод Амедео Авогадро основывался на сопоставлении экспериментального закона объемных отношений Гей-Люссака и сформулированной им самим гипотезы (впоследствии ставшей законом Авогадро).

Согласно закону Авогадро, в равных объемах различных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул. Пусть в одном объеме любого газа содержится $N$ молекул.

1. Анализ реакции водорода с хлором:

• Экспериментально установлено, что при взаимодействии газов объемы соотносятся как:
  $$1\text{ объем водорода} + 1\text{ объем хлора} = 2\text{ объема хлороводорода}$$
• По закону Авогадро это означает:
  $$N\text{ молекул водорода} + N\text{ молекул хлора} \rightarrow 2N\text{ молекул хлороводорода}$$
• Разделив на $2N$, получаем, что на образование одной молекулы хлороводорода расходуется:
  $$\frac{1}{2}\text{ молекулы водорода} + \frac{1}{2}\text{ молекулы хлора} \rightarrow 1\text{ молекула хлороводорода}$$
• Поскольку в состав образовавшейся молекулы хлороводорода должен входить как минимум один цельный атом водорода и один атом хлора (атомы неделимы в химических реакциях), исходные молекулы простых веществ должны были разделиться пополам. Следовательно, молекулы водорода и хлора содержат как минимум по 2 атома ($H_2$ и $Cl_2$).

2. Анализ реакции азота с кислородом:

• Экспериментальные измерения показывают аналогичное соотношение: при образовании оксида азота(II) $NO$ из простых веществ объемы газов соотносятся как:
  $$1\text{ объем азота} + 1\text{ объем кислорода} = 2\text{ объема оксида азота(II)}$$
• В соответствии с законом Авогадро:
  $$N\text{ молекул азота} + N\text{ молекул кислорода} \rightarrow 2N\text{ молекул оксида азота(II)}$$
• Отсюда следует, что одна молекула $NO$ содержит половину молекулы азота и половину молекулы кислорода:
  $$\frac{1}{2}\text{ молекулы азота} + \frac{1}{2}\text{ молекулы кислорода} \rightarrow 1\text{ молекула } NO$$
• Так как молекула оксида азота(II) состоит минимум из одного атома азота и одного атома кислорода, простые вещества азот и кислород также не могут быть одноатомными и состоят минимум из двух атомов ($N_2$ и $O_2$).

Вывод: факт удвоения объема газообразных продуктов по сравнению с объемами каждого из вступивших в реакцию простых газов со всей очевидностью доказал Авогадро, что молекулы водорода, хлора, азота и кислорода состоят из двух атомов, которые при химической реакции разъединяются и перераспределяются с образованием молекул сложных веществ ($2HCl$ и $2NO$).