Question

10．電解含有D₂O的H₂O一段時(shí)間后，在兩極共收集到氣體16.8L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），質(zhì)量共9.25g，求水中所含D₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 電解水的方程式為2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，陽(yáng)極得到氧氣，陰極得到H₂、D₂，由方程式知：氫氣和氧氣的體積之比為2：1，進(jìn)而計(jì)算H₂、D₂的總物質(zhì)的量、總質(zhì)量，列方程計(jì)算各自物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算水中所含D₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：電解水的方程式為2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，陽(yáng)極得到氧氣，陰極得到H₂、D₂，由方程式知：氫氣和氧氣的體積之比為2：1，故H₂、D₂的總體積為16.8L×$\frac{2}{3}$=11.2L，物質(zhì)的量為$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，氧氣的體積為16.8L-11.2L=5.6L，氧氣的質(zhì)量=$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$×32g/mol=8g，則H₂、D₂的總質(zhì)量為9.25g-8g=1.25g，
設(shè)H₂、D₂的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.5}\\{2x+4y=1.25}\end{array}\right.$
解得x=0.375、y=0.125，
混合氣體中H原子和D原子個(gè)數(shù)之比為0.75mol：0.25mol=3：1，
則溶液中H₂O、D₂O的物質(zhì)的量為3：1，
水中所含D₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)$\frac{1×20}{3×18+1×20}×100%$=27%，
答：水中所含D₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)27%．

點(diǎn)評(píng) 本題以電解原理為載體考查了混合物有關(guān)計(jì)算、物質(zhì)的量的有關(guān)計(jì)算，側(cè)重于學(xué)生的分析、計(jì)算能力的考查，難度不大．