Question

Имеется смесь обычной воды и тяжелой. Определите массовую долю тяжелой воды в смеси, если массовая доля кислорода в смеси равна 86%

Answer 1

Примим массу смеси за 100 г,тогда масса кислорода в этой смеси будет равна 86 г
пусть n(H2O) = x, а n(D2O) = y

18x + 20y = 100
16x + 16y = 86

Решая систему получаем 
n(H2O) = 3,75
n(D2O) = 1,625

m(H2O) = 67,5
m(D2O) = 32,5

?(D2O) = 32,5%

Answer 2

Массовая доля тяжелой воды (D2O) в смеси может быть определена с использованием информации о массовой доле кислорода (O) и знании об их относительных массах.

Тяжелая вода (D2O) имеет формулу D2O, где D представляет собой изотоп водорода, называемый дейтерием. Молекула обычной воды (H2O) состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

Массовая доля кислорода (O) в обычной воде (H2O) составляет 16 г/моль, и вода имеет молярную массу приблизительно 18 г/моль (2 * масса водорода + масса кислорода).

Тяжелая вода (D2O) также имеет молярную массу около 20 г/моль, так как дейтерий (D) имеет большую массу, чем обычный водород (H).

Теперь мы можем использовать эту информацию для определения массовой доли тяжелой воды в смеси. Давайте обозначим массовую долю тяжелой воды как x (в процентах).

Массовая доля кислорода в смеси равна 86%, следовательно, массовая доля водорода равна 100% - 86% = 14%.

Молярная масса обычной воды (H2O) составляет 18 г/моль, а молярная масса тяжелой воды (D2O) составляет 20 г/моль. Известно, что обычная вода (H2O) в смеси имеет массовую долю водорода 14%, и тяжелая вода (D2O) имеет массовую долю водорода 0% (поскольку там нет обычного водорода).

Теперь мы можем записать уравнение для массовой доли тяжелой воды в смеси:

(массовая доля тяжелой воды * молярная масса тяжелой воды) / (массовая доля обычной воды * молярная масса обычной воды + массовая доля тяжелой воды * молярная масса тяжелой воды) = массовая доля водорода в смеси

(x * 20 г/моль) / (14% * 18 г/моль + x * 20 г/моль) = 14%

Теперь мы можем решить это уравнение для x, массовой доли тяжелой воды в смеси:

0,14x * 18 г/моль + 0,14x * 20 г/моль = x * 20 г/моль

0,14x * 18 г/моль + 0,14x * 20 г/моль = 20x г/моль

2,52x + 2,8x = 20x

5,32x = 20x

5,32x - 20x = 0

-14,68x = 0

x = 0 / -14,68

x = 0

Таким образом, массовая доля тяжелой воды в смеси равна 0%. Это означает, что вся смесь состоит из обычной воды, и в ней нет тяжелой воды.