题目内容
氢元素除H原子外，还有一种原子D（重氢），其原子核内含有一个质子，一个中子．由D、O构成的水D2O叫重水，通电分解水的反应简称电解水，重水电解时发生的反应与H2O相同．现有一重水（D2O）和水（H20）的混合物，用电解法测定其中D20的质量分数．当Wg这种混合物被电解时，与电源正极相连的试管内收集到气体W1 g与电源负极相连的试管内收集到气体W2g．（电解产物的溶解忽略不计）．实验装置如下：（1）若要求出重水的质量分数a，至少需要上述W、Wl、W2等3个数据中的
2
2
个．这样的数据共有几组，在下表中分别列出：（有多少填多少，填错要倒扣分）| ① | ② | ③ | ④ | ⑤ | ⑥ |
分析：（1）根据题意，重水电解时发生的反应与H2O相同，要计算混合物中D20的质量分数，可以结合方程式进行解答，至少需要知道与方程式有关的两个数据；
（2）任取一组含W1的数据，结合方程式进行解答．
（2）任取一组含W1的数据，结合方程式进行解答．
解答：解：（1）重水电解时发生的反应与H2O相同，要计算混合物中D20的质量分数，可以结合方程式进行解答，至少需要知道与方程式有关的两个数据；
故答案为：2；
（2）选第①组数据进行计算，电解水正极生成的气体是氧气；
设混合物中D20的质量为y，则混合物中H2O的质量为W-y；电解D20生成氧气的质量为x，则电解水生成氧气的质量为W1-x；
2D20
2D2↑+O2↑
40 32
y x
=
解得x=
y--------①
2H2O
2H2↑+O2↑
36 32
W-y W1-x
=
--------②
将①代入②，解得y=
，
则混合物中D20的质量分数是：
×100%=
% （合理解答均可）
答：D2O的质量分数是
%．
故答案为：2；
| ① | ② | ③ | ④ | ⑤ | ⑥ |
| W，W1 | W，W2 | W1，W2 |
设混合物中D20的质量为y，则混合物中H2O的质量为W-y；电解D20生成氧气的质量为x，则电解水生成氧气的质量为W1-x；
2D20
| ||
40 32
y x
| 40 |
| 32 |
| y |
| x |
解得x=
| 4 |
| 5 |
2H2O
| ||
36 32
W-y W1-x
| 36 |
| 32 |
| W-y |
| W1-x |
将①代入②，解得y=
| 5(8W-9W1) |
| 4 |
则混合物中D20的质量分数是：
| 5(8W-9W1) |
| 4W |
| 125(8W-9W1) |
| W |
答：D2O的质量分数是
| 125(8W-9W1) |
| W |
点评：本题主要考查了学生依据实验目的分析和解决问题的能力，难度较大，需根据题意认真分析．
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