В том, что вода состоит из химических элементов кислорода и водорода можно убедиться, получив её реакцией соединения соответствующих простых веществ. При разложении воды электрическим током образуется водород и кислород в виде газов.
Водород и кислород соединяются с образованием воды в тех же объёмных отношениях (2:1), в каких они выделяются при её разложении. При разложении воды выделяется водорода в 2 раза больше, чем кислорода, и что при образовании воды расходуются те же газы в тех же объёмных отношениях, позволяет вычислить массовые доли водорода и кислорода в воде и определить соотношение атомов в молекуле воды. Допустим, что при разложении воды выделится кислород объёмом 1 л, тогда водорода при этом получится 2 л. Зная, что масса 1 л водорода равна 0,089 г, а масса 1 л кислорода равна 1,429 г, получаем массовые отношения водорода и кислорода в воде:
0,179 г : 1,429 г = 1:8,
т. е. на 1 массовую часть водорода приходится 8 массовых частей кислорода, но 1 массовая часть водорода соответствует одному атому водорода [Ar(H)=1], а 8 массовых частей кислорода - ½ атома кислорода [Ar(O) = 16]. Следовательно, в молекуле воды на два атома водорода приходится один атом кислорода, т. е. формула воды Н2О. Из того же отношения (1:8) можно вычислить и массовые доли элементов в воде, если учесть, что на воду приходится 9 массовых частей (1 массовая часть + 8 массовых частей):
ω(примесей) = 20%
m(P с примесями) = 77,5 кг
Найти: V(O₂)
Решение:
1) Составим уравнение реакции
4P + 5O₂→ 2P₂O₅
2) Найдем массу чистого фосфора
m(P) = m(P с примесями) * (1-ω(примесей)) = 77,5 кг * 0,8 = 62 кг
3) Найдем количество вещества фосфора
n(P) = m(P) / M(P) = 62 кг / 31 кг/кмоль = 2 кмоль
4) По уравнению реакции с пропорции найдем количество вещества кислорода
4 - 5
2 - x
x = n(O₂) = 5*2/4 = 2,5 (кмоль)
5) Найдем объем кислорода
V(O₂) = n(O₂) * Vm = 2,5 кмоль * 22,4 м³/кмоль = 56 м³
ответ: V(O₂) = 56 м³