Номер 3, страница 96 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис

Глава 3. Водород. Параграф 28. Водород, его общая характеристика, нахождение в природе и получение. Подумай, ответь, выполни... - номер 3, страница 96.

Условие.

3. В каком виде водород встречается в природе? Сравните массовые доли водорода в воде $H_2O$ и в метане $CH_4$.

Решение.

Решение 2.

В каком виде водород встречается в природе?

Водород — самый распространённый химический элемент во Вселенной, он является основным компонентом звёзд и межзвёздного газа. На планете Земля водород встречается преимущественно в связанном виде, входя в состав огромного числа соединений:

• Вода ($H_2O$). Это самое распространённое соединение водорода на Земле, покрывающее большую часть её поверхности в виде океанов, морей, рек и льдов.
• Органические соединения. Водород входит в состав всех органических веществ, которые являются основой жизни: белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот. Он также содержится в полезных ископаемых, таких как нефть, природный газ (главный компонент — метан, $CH_4$) и уголь.
• Минералы и горные породы. Водород входит в состав некоторых минералов, например, содержащих кристаллогидратную воду или гидроксид-ионы.

В свободном виде (в виде простого вещества $H_2$) на Земле водород встречается в очень малых концентрациях. Небольшое его количество присутствует в верхних слоях атмосферы (откуда он, будучи самым лёгким газом, улетучивается в космос) и в составе вулканических газов.

Ответ: В природе водород встречается главным образом в виде химических соединений, прежде всего воды ($H_2O$), а также в составе всех органических веществ и некоторых минералов. В свободном виде ($H_2$) он встречается в незначительных количествах.

Сравните массовые доли водорода в воде H₂O и в метане CH₄.

Дано:
Формула воды: $H_2O$
Формула метана: $CH_4$
Относительная атомная масса водорода $A_r(H) \approx 1$
Относительная атомная масса кислорода $A_r(O) \approx 16$
Относительная атомная масса углерода $A_r(C) \approx 12$

Найти:
$\omega(H \text{ в } H_2O)$ — ?
$\omega(H \text{ в } CH_4)$ — ?

Решение:

Массовая доля элемента $(\omega)$ в веществе вычисляется по общей формуле:

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

где $\text{n}$ — число атомов данного элемента в формульной единице, $A_r$ — относительная атомная масса элемента, $M_r$ — относительная молекулярная масса вещества.

1. Расчёт для воды ($H_2O$)

Сначала вычислим относительную молекулярную массу воды:

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

Затем вычислим массовую долю водорода в воде (в молекуле $H_2O$ содержится 2 атома водорода):

$\omega(H \text{ в } H_2O) = \frac{2 \cdot A_r(H)}{M_r(H_2O)} = \frac{2 \cdot 1}{18} \approx 0,111$

В процентах это составляет: $0,111 \cdot 100\% = 11,1\%$.

2. Расчёт для метана ($CH_4$)

Вычислим относительную молекулярную массу метана:

$M_r(CH_4) = 1 \cdot A_r(C) + 4 \cdot A_r(H) = 1 \cdot 12 + 4 \cdot 1 = 16$

Вычислим массовую долю водорода в метане (в молекуле $CH_4$ содержится 4 атома водорода):

$\omega(H \text{ в } CH_4) = \frac{4 \cdot A_r(H)}{M_r(CH_4)} = \frac{4 \cdot 1}{16} = 0,25$

В процентах это составляет: $0,25 \cdot 100\% = 25\%$.

3. Сравнение

Сравнивая полученные результаты ($11,1\%$ для воды и $25\%$ для метана), видим, что массовая доля водорода в метане значительно больше.

$25\% > 11,1\%$

Ответ: Массовая доля водорода в воде ($H_2O$) составляет примерно $11,1\%$, а в метане ($CH_4$) — $25\%$. Следовательно, массовая доля водорода в метане больше, чем в воде.