Номер 3, страница 101 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

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

В каком виде водород встречается в природе?

Водород — самый распространенный химический элемент во Вселенной. Однако на Земле в свободном виде, как простое вещество ($H_2$), он встречается крайне редко, например, в составе вулканических газов и в верхних слоях атмосферы. Причина в его чрезвычайной легкости: молекулы водорода быстро покидают атмосферу Земли.

Поэтому в природе водород находится преимущественно в химически связанном состоянии, входя в состав огромного количества соединений:

1. Вода ($H_2O$) — самое распространенное соединение водорода на нашей планете. Вода покрывает около 71% земной поверхности и является основой всех живых организмов.

2. Органические соединения. Водород — обязательный компонент всех органических веществ. Он содержится в углеводородах (природный газ, основной компонент которого — метан $CH_4$; нефть), а также в белках, жирах и углеводах, из которых состоят все живые существа.

3. Минералы и горные породы. Атомы водорода входят в состав некоторых минералов, например, глин.

Ответ: В природе водород встречается в основном в связанном виде, прежде всего в составе воды, а также органических веществ (нефть, природный газ, живые организмы) и некоторых минералов. В свободном виде ($H_2$) на Земле практически не встречается.

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

Дано:

Найти:

Решение:

Массовая доля элемента ($ \omega $) в химическом соединении рассчитывается по формуле:

$ \omega(\text{элемента}) = \frac{n \cdot Ar(\text{элемента})}{Mr(\text{соединения})} $

где $n$ — количество атомов данного элемента в одной формульной единице вещества, $Ar(\text{элемента})$ — относительная атомная масса элемента, а $Mr(\text{соединения})$ — относительная молекулярная масса соединения.

1. Расчет для воды ($H_2O$)

Сначала вычислим относительную молекулярную массу воды:

$Mr(H_2O) = 2 \cdot Ar(H) + 1 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18$

Теперь найдем массовую долю водорода в воде:

$\omega(H \text{ в } H_2O) = \frac{2 \cdot Ar(H)}{Mr(H_2O)} = \frac{2 \cdot 1}{18} = \frac{1}{9} \approx 0,111$

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

2. Расчет для метана ($CH_4$)

Вычислим относительную молекулярную массу метана:

$Mr(CH_4) = 1 \cdot Ar(C) + 4 \cdot Ar(H) = 1 \cdot 12 + 4 \cdot 1 = 16$

Найдем массовую долю водорода в метане:

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

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

3. Сравнение

Сравним полученные значения массовых долей водорода:

$25\% (\text{в метане}) > 11,1\% (\text{в воде})$

Ответ: Массовая доля водорода в воде составляет приблизительно $11,1\%$, а в метане — $25\%$. Следовательно, массовая доля водорода в метане больше, чем в воде.