Question

氫元素除H原子外，還有一種原子D（重氫），其原子核內含有一個質子，一個中子．由D、O構成的水D₂O叫重水，通電分解水的反應簡稱電解水，重水電解時發生的反應與H₂O相同．現有一重水（D₂O）和水（H₂0）的混合物，用電解法測定其中D₂0的質量分數．當Wg這種混合物被電解時，與電源正極相連的試管內收集到氣體W₁ g與電源負極相連的試管內收集到氣體W₂g．（電解產物的溶解忽略不計）．實驗裝置如下：
（1）若要求出重水的質量分數a，至少需要上述W、W_l、W₂等3個數據中的

2

個．這樣的數據共有幾組，在下表中分別列出：（有多少填多少，填錯要倒扣分）

①	②	③	④	⑤	⑥

（2）從上表中任取一組含W₁的數據，計算D₂O的質量分數a．

Answer 1

分析：（1）根據題意，重水電解時發生的反應與H₂O相同，要計算混合物中D₂0的質量分數，可以結合方程式進行解答，至少需要知道與方程式有關的兩個數據；
（2）任取一組含W₁的數據，結合方程式進行解答．

解答：解：（1）重水電解時發生的反應與H₂O相同，要計算混合物中D₂0的質量分數，可以結合方程式進行解答，至少需要知道與方程式有關的兩個數據；
故答案為：2；

①	②	③	④	⑤	⑥
W，W1	W，W2	W1，W2

（2）選第①組數據進行計算，電解水正極生成的氣體是氧氣；
設混合物中D₂0的質量為y，則混合物中H₂O的質量為W-y；電解D₂0生成氧氣的質量為x，則電解水生成氧氣的質量為W₁-x；
2D₂0

通電  .

2D₂↑+O₂↑
40               32
y                x
   

40

32

=

y

x

解得x=

4

5

y--------①
2H₂O

通電  .

2H₂↑+O₂↑
36               32
W-y              W₁-x

36

32

=

W-y

W1-x

--------②
將①代入②，解得y=

5(8W-9W1)

4

，
則混合物中D₂0的質量分數是：

5(8W-9W1)

4W

×100%=

125(8W-9W1)

W

%             （合理解答均可）
答：D₂O的質量分數是

125(8W-9W1)

W

%．

點評：本題主要考查了學生依據實驗目的分析和解決問題的能力，難度較大，需根據題意認真分析．