Question

2．电解普通水（H₂O）和重水（D₂O）的混合物，电解完成后（2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑），两极共生成气体18.5g，其体积为33.6L（标况下），试回答：
（1）在所生成的气体中重氢和普通氢的原子个数比为1：3
（2）该混合物中普通水和重水所含的质子数之比为3：1、所含的中子数之比为12：5
（3）若将等质量的普通水（H₂O）和重水（D₂O）分别与足量的金属钠反应，两者产生的气体的质量之比为5：9．

Answer 1

分析 （1）先根据方程式判断氢气和氧气的体积之比，从而计算出氢气和氧气的体积以及物质的量，根据氧气的体积计算氧气的质量，再利用平均摩尔质量法计算普通氢和重氢的物质的量之比，结合分子构成计算普通氢和重氢的原子个数之比即可；
（2）每个H₂O含有10个质子、8个中子，每个D₂O分子含有10个质子、10个质子，据此计算质子数、中子数之比；
（3）根据n=$\frac{m}{M}$计算质量相同的H₂O和D₂O的物质的量之比，然后根据m=nM，求出质量之比．

解答 解：（1）电解水的方程式为2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，由方程式知，氢气和氧气的体积之比为2：1，
即氢气的体积为22.4L，氢气的物质的量为1mol；氧气的体积为11.2L，氧气的质量=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$×32g/mol=16g；
氢气的质量为2.5g，所以氢气的平均摩尔质量=$\frac{2.5g}{1mol}$=2.5g/mol，普通氢和重氢的物质的量之比为：1.5：0.5=3：1，
普通氢和重氢都是双原子分子，所以重氢和普通氢的原子个数比为1：3，故答案为：1：3；
（2）每个H₂O含有10个质子、8个中子，每个D₂O分子含有10个质子、10个质子，所以普通水和重水所含的质子数之比为3：1，而中子数之比为3×8：1×10=12：5，故答案为：3：1；12：5；
（3）根据n=$\frac{m}{M}$可知，质量相同的H₂O和D₂O的物质的量之比=20g/mol：18g/mol=10：9，二者分别与足量的金属钠反应生成气体的物质的量之比为10：9，所以气体的质量为：10×2：9×4=5：9，故答案为：5：9．

点评 本题考查物质的量有关计算，注意对公式的理解与灵活应用，有利于基础知识的巩固．