Номер 1, страница 106 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис

Глава 4. Вода. Растворы. Параграф 31. Вода. Подумай, ответь, выполни... - номер 1, страница 106.

Условие.

1. Поясните, как при помощи анализа и синтеза можно установить качественный и количественный состав воды и вывести её химическую формулу.

Решение.

Решение 2.

Установить качественный и количественный состав воды, а также вывести её химическую формулу, можно с помощью двух противоположных, но взаимодополняющих методов: анализа (разложения сложного вещества на простые) и синтеза (получения сложного вещества из простых).

1. Установление состава с помощью анализа

Для анализа воды используется электролиз — разложение вещества под действием электрического тока.

• Качественный состав: При пропускании постоянного электрического тока через воду, в которую для электропроводности добавлена кислота или щелочь, на электродах выделяются газы. Газ, собранный у катода (отрицательно заряженного электрода), идентифицируется как водород ($H_2$) по характерному «хлопку» при поднесении горящей лучинки. Газ у анода (положительно заряженного электрода) заставляет тлеющую лучинку ярко вспыхивать, что доказывает, что это кислород ($O_2$). Таким образом, качественный анализ показывает, что вода состоит из элементов водорода и кислорода.
• Количественный состав: В ходе того же эксперимента измеряют объемы выделившихся газов. Опыт показывает, что объем водорода ($V(H_2)$) всегда в два раза больше объема кислорода ($V(O_2)$).
  $V(H_2) : V(O_2) = 2 : 1$
  Согласно закону Авогадро, для газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) соотношение объемов равно соотношению количеств вещества (числу молей). Это означает, что в молекуле воды на каждый атом кислорода приходится два атома водорода. Уравнение реакции анализа: $2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow$.

Ответ: С помощью анализа (электролиза) установлено, что вода состоит из водорода и кислорода (качественный состав), которые образуются в объемном соотношении 2:1 соответственно (количественный состав).

2. Подтверждение состава с помощью синтеза

Синтез воды проводят, смешивая газообразные водород и кислород и поджигая смесь электрической искрой. Эксперименты показывают, что для полного превращения в воду водород и кислород должны быть взяты в строго определенном объемном соотношении 2:1. Например, при взрыве смеси из 20 мл водорода и 10 мл кислорода оба газа прореагируют без остатка, образовав воду. Если же взять избыток одного из газов, он останется после реакции. Это подтверждает количественный состав воды, установленный при анализе. Уравнение реакции синтеза: $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$.

Ответ: Синтез воды из простых веществ подтверждает, что водород и кислород соединяются в объемном отношении 2:1.

3. Вывод химической формулы

Результаты и анализа, и синтеза однозначно показывают, что молекула воды образуется из двух атомов водорода (H) и одного атома кислорода (O). На основании этого соотношения атомов (2:1) составляется химическая формула вещества.

Ответ: На основе данных о качественном (водород и кислород) и количественном (соотношение атомов 2:1) составе выводится химическая формула воды — $H_2O$.