Номер 15, страница 45 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 6. Газовые законы. Глава 1. Повторение и углубление знаний - номер 15, страница 45.

Условие.

15. Определите объёмную долю водорода в газовой смеси, полученной при электролитическом разложении воды.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Процесс электролитического разложения воды, в результате которого образуется газовая смесь, состоящая из водорода и кислорода.

Найти:

Объёмную долю водорода $φ(H_2)$ в полученной газовой смеси.

Решение:

1.Сначала запишем сбалансированное химическое уравнение реакции электролиза воды. Вода ($H_2O$) под действием электрического тока разлагается на газообразный водород ($H_2$) и газообразный кислород ($O_2$):

$2H_2O(ж) \xrightarrow{электролиз} 2H_2(г) + O_2(г)$

2.Из стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции следует, что при разложении 2 моль воды образуется 2 моль водорода и 1 моль кислорода. Таким образом, мольное соотношение полученных газов составляет:

$n(H_2) : n(O_2) = 2 : 1$

3.Согласно закону Авогадро, для газов при одинаковых температуре и давлении отношение их объёмов равно отношению их количеств вещества (молей). Следовательно, объёмы выделившихся водорода и кислорода соотносятся так же, как и их моли:

$V(H_2) : V(O_2) = 2 : 1$

Это означает, что объём водорода в два раза больше объёма кислорода.

4.Объёмная доля ($φ$) компонента в газовой смеси определяется как отношение объёма этого компонента к общему объёму всей смеси. Газовая смесь в данном случае состоит из водорода и кислорода, поэтому её общий объём $V_{смеси}$ равен:

$V_{смеси} = V(H_2) + V(O_2)$

5.Для расчёта можно принять объём кислорода $V(O_2)$ за $x$. Тогда, исходя из соотношения, объём водорода $V(H_2)$ будет равен $2x$. Суммарный объём смеси составит:

$V_{смеси} = 2x + x = 3x$

6.Теперь рассчитаем объёмную долю водорода в смеси:

$φ(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_{смеси}} = \frac{2x}{3x} = \frac{2}{3}$

7.Выразим это значение в процентах, умножив на 100%:

$φ(H_2) = \frac{2}{3} \times 100\% \approx 66,67\%$

Ответ: объёмная доля водорода в газовой смеси, полученной при электролитическом разложении воды, составляет $\frac{2}{3}$ или приблизительно $66,67\%$.