Question

2．電解普通水（H₂O）和重水（D₂O）的混合物，電解完成后（2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑），兩極共生成氣體18.5g，其體積為33.6L（標(biāo)況下），試回答：
（1）在所生成的氣體中重氫和普通氫的原子個(gè)數(shù)比為1：3
（2）該混合物中普通水和重水所含的質(zhì)子數(shù)之比為3：1、所含的中子數(shù)之比為12：5
（3）若將等質(zhì)量的普通水（H₂O）和重水（D₂O）分別與足量的金屬鈉反應(yīng)，兩者產(chǎn)生的氣體的質(zhì)量之比為5：9．

Answer 1

分析 （1）先根據(jù)方程式判斷氫氣和氧氣的體積之比，從而計(jì)算出氫氣和氧氣的體積以及物質(zhì)的量，根據(jù)氧氣的體積計(jì)算氧氣的質(zhì)量，再利用平均摩爾質(zhì)量法計(jì)算普通氫和重氫的物質(zhì)的量之比，結(jié)合分子構(gòu)成計(jì)算普通氫和重氫的原子個(gè)數(shù)之比即可；
（2）每個(gè)H₂O含有10個(gè)質(zhì)子、8個(gè)中子，每個(gè)D₂O分子含有10個(gè)質(zhì)子、10個(gè)質(zhì)子，據(jù)此計(jì)算質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)之比；
（3）根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算質(zhì)量相同的H₂O和D₂O的物質(zhì)的量之比，然后根據(jù)m=nM，求出質(zhì)量之比．

解答 解：（1）電解水的方程式為2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，由方程式知，氫氣和氧氣的體積之比為2：1，
即氫氣的體積為22.4L，氫氣的物質(zhì)的量為1mol；氧氣的體積為11.2L，氧氣的質(zhì)量=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$×32g/mol=16g；
氫氣的質(zhì)量為2.5g，所以氫氣的平均摩爾質(zhì)量=$\frac{2.5g}{1mol}$=2.5g/mol，普通氫和重氫的物質(zhì)的量之比為：1.5：0.5=3：1，
普通氫和重氫都是雙原子分子，所以重氫和普通氫的原子個(gè)數(shù)比為1：3，故答案為：1：3；
（2）每個(gè)H₂O含有10個(gè)質(zhì)子、8個(gè)中子，每個(gè)D₂O分子含有10個(gè)質(zhì)子、10個(gè)質(zhì)子，所以普通水和重水所含的質(zhì)子數(shù)之比為3：1，而中子數(shù)之比為3×8：1×10=12：5，故答案為：3：1；12：5；
（3）根據(jù)n=$\frac{m}{M}$可知，質(zhì)量相同的H₂O和D₂O的物質(zhì)的量之比=20g/mol：18g/mol=10：9，二者分別與足量的金屬鈉反應(yīng)生成氣體的物質(zhì)的量之比為10：9，所以氣體的質(zhì)量為：10×2：9×4=5：9，故答案為：5：9．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的量有關(guān)計(jì)算，注意對(duì)公式的理解與靈活應(yīng)用，有利于基礎(chǔ)知識(shí)的鞏固．