Номер 3.30, страница 20, часть I - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

3.30. Сравните массовые доли кислорода, содержащегося в одинаковых количествах воды и водяного пара.

Дано:

Вода (в жидком состоянии) и водяной пар (в газообразном состоянии), взятые в одинаковых количествах вещества (моль).

Найти:

Сравнить массовые доли кислорода ($w(O)$) в воде и водяном паре.

Решение:

Вода и водяной пар являются разными агрегатными состояниями одного и того же химического вещества. Химическая формула этого вещества — $H_2O$.

Массовая доля элемента в веществе — это характеристика состава вещества, которая не зависит от его агрегатного состояния (жидкое, твердое или газообразное) или от количества взятого вещества. Она определяется только химической формулой.

Массовую долю элемента ($Э$) в веществе рассчитывают по формуле:

$w(Э) = \frac{n \cdot A_r(Э)}{M_r(\text{вещества})} \cdot 100\%$

где $n$ — количество атомов данного элемента в одной формульной единице вещества, $A_r(Э)$ — относительная атомная масса элемента, а $M_r(\text{вещества})$ — относительная молекулярная (или формульная) масса вещества.

Поскольку химическая формула для воды и водяного пара одинакова ($H_2O$), массовая доля кислорода в них будет абсолютно одинаковой. Проведем расчет, чтобы это показать.

1. Вычислим относительную молекулярную массу воды ($H_2O$). Для этого используем относительные атомные массы водорода и кислорода из Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, округленные до целых чисел:

$A_r(H) = 1$

$A_r(O) = 16$

$M_r(H_2O) = 2 \cdot A_r(H) + 1 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18$.

2. Рассчитаем массовую долю кислорода ($O$) в воде. В одной молекуле $H_2O$ содержится один атом кислорода ($n=1$).

$w(O) = \frac{1 \cdot A_r(O)}{M_r(H_2O)} = \frac{1 \cdot 16}{18} = \frac{16}{18} = \frac{8}{9} \approx 0,889$.

В процентах это составляет: $0,889 \cdot 100\% = 88,9\%$.

Этот расчет справедлив как для жидкой воды, так и для водяного пара, поскольку он основан исключительно на химической формуле $H_2O$.

Ответ: Массовые доли кислорода в воде и водяном паре равны, так как это одно и то же вещество ($H_2O$) с одинаковым элементным составом, находящееся в разных агрегатных состояниях. Массовая доля кислорода в обоих случаях составляет приблизительно $88,9\%$.