В том, что вода состоит из химических элементов кислорода и водорода можно убедиться, получив её реакцией соединения соответствующих простых веществ. При разложении воды электрическим током образуется водород и кислород в виде газов.
Водород и кислород соединяются с образованием воды в тех же объёмных отношениях (2:1), в каких они выделяются при её разложении. При разложении воды выделяется водорода в 2 раза больше, чем кислорода, и что при образовании воды расходуются те же газы в тех же объёмных отношениях, позволяет вычислить массовые доли водорода и кислорода в воде и определить соотношение атомов в молекуле воды. Допустим, что при разложении воды выделится кислород объёмом 1 л, тогда водорода при этом получится 2 л. Зная, что масса 1 л водорода равна 0,089 г, а масса 1 л кислорода равна 1,429 г, получаем массовые отношения водорода и кислорода в воде:
0,179 г : 1,429 г = 1:8,
т. е. на 1 массовую часть водорода приходится 8 массовых частей кислорода, но 1 массовая часть водорода соответствует одному атому водорода [Ar(H)=1], а 8 массовых частей кислорода - ½ атома кислорода [Ar(O) = 16]. Следовательно, в молекуле воды на два атома водорода приходится один атом кислорода, т. е. формула воды Н2О. Из того же отношения (1:8) можно вычислить и массовые доли элементов в воде, если учесть, что на воду приходится 9 массовых частей (1 массовая часть + 8 массовых частей):
Водород и кислород соединяются с образованием воды в тех же объёмных отношениях (2:1), в каких они выделяются при её разложении.
При разложении воды выделяется водорода в 2 раза больше, чем кислорода, и что при образовании воды расходуются те же газы в тех же объёмных отношениях, позволяет вычислить массовые доли водорода и кислорода в воде и определить соотношение атомов в молекуле воды. Допустим, что при разложении воды выделится кислород объёмом 1 л, тогда водорода при этом получится 2 л. Зная, что масса 1 л водорода равна 0,089 г, а масса 1 л кислорода равна 1,429 г, получаем массовые отношения водорода и кислорода в воде:
0,179 г : 1,429 г = 1:8,
т. е. на 1 массовую часть водорода приходится 8 массовых частей кислорода, но 1 массовая часть водорода соответствует одному атому водорода [Ar(H)=1], а 8 массовых частей кислорода - ½ атома кислорода [Ar(O) = 16]. Следовательно, в молекуле воды на два атома водорода приходится один атом кислорода, т. е. формула воды Н2О. Из того же отношения (1:8) можно вычислить и массовые доли элементов в воде, если учесть, что на воду приходится 9 массовых частей (1 массовая часть + 8 массовых частей):
1 : 9 = 0,11, или 11% водорода
8 : 9 = 0,89, или 89% кислорода
Объяснение:
На 17,6 г смеси двух металлов, которые могут проявлять в соединениях степень
окисления +2, подействовали раствором серной кислоты. При этом выделился водород
объемом 4,48 л (н.у.). При действии на это же количество смеси концентрированной
серной кислоты выделился сернистый газ объемом 2,24 л (н.у.). Если к последнему
раствору добавить разбавленный раствор гидроксида натрия, то выпадет осадок, массой
9,8 г.
Определите, какие металлы входили в состав смеси и каковы их массовые доли.
Решение
1. Уравнения реакций:
1) Ме + H2SO4(разбав.) MeSO4 + H2
2) Me + 2H2SO4(конц.) MeSO4 + SO2 + 2H2O
3) MeSO4 + 2NaOH Me(OH)2 + Na2SO4
2. (Н2 ) = 4,48/22,4 = 0,2 моль
( SO2) = 2,24/22,4 = 0,1 моль
Поскольку выделяется разное количество газов, причем в реакции с разбавленной
серной кислотой больше, чем в реакции с концентрированной, то можно сделать вывод о
том, что либо оба металла взаимодействуют с разбавленной кислотой и только один с
концентрированной, либо один металл взаимодействует с разбавленной, а другой с
концентированной.
В обоих случаях во втором растворе будет содержаться соль только одного металла
количеством вещества 0,1 моль ((MeSO4) = ( SO2).
3. Рассчитаем количество гидроксида, образовавшегося при добавлении раствора
соли к раствору щелочи (уравнение 3).
(Ме(ОН)2 ) = ( MeSO4) = 0,1 моль, m(Ме(ОН)2 ) = 9,8 г, =>
М(Ме(ОН)2) = 9,8/0,1 = 98 (г/моль) = М(Ме) + 34, => Ме = 98 – 34 = 64, => это Cu (медь).
4.(Cu) = (SO2) = 0,1 моль, m(Cu) = 6,4 г, =>
m(второго металла) = 17,6 – 6,4 = 11,2 г
Медь не реагирует с разбавленной серной кислотой, => (Ме2) = (Н2) = 0,2 моль
М(Ме2) = 11,2/0,2 = 56 (г/моль), => Fe (железо не реагирует при н.у. с концентрированной
серной кислотой).
5. (Cu) = 6,4/17,6 = 0,364 (36,4%)
(Fe) = 11,2/17,6 = 0,636 (63,6%)