Question

Поясните, как при помощи анализа и синтеза можно доказать качественный и количественный состав воды и вывести её химическую формулу?

Answer 1

Чтобы вывести формулы воды, проводят ее разложение под действием электрического тока. В результате образуются газы: водород — два объема и кислород — один объем. При нормальных условиях 1 л водорода имеет массу 0,089 г, а 1 л кислорода — 1,429 г. Из этого можно сделать вывод, что
 V(1 л водорода)
----------------------------- = (0,089*2) : 1,429 = 1 : 8
 V (1 л кислорода)

Так как в молекуле воды не может быть меньше одного атома кислорода (16 а. е.м.), а простейшее массовое отношение водорода к кислороду равно 1:8, то в молекуле воды должно быть два атома водорода (2 а. е.м.). Значит, формула молекулы воды Н2O.
Доказать качественный состав воды опытным путем смогли только в конце восемнадцатого столетия при сжигании газа водорода в кислороде. Приблизительно в то же время состав воды доказал Лавуазье путем разложения ее на составные части. Он пропускал через раскалённый ружейный ствол пары воды. От действия высокой температуры вода разлагалась. В результате кислород соединялся с железом, а на внутренней поверхности ствола появлялась железная окалина. Из ствола выходил газ — водород. Количественный состав воды можно доказать путем ее синтеза. Для этого используют эвдиометр. Принцип проведения опыта заключается в том, что в замкнутой системе в результате действия искры протекает реакция образования воды из водорода и кислорода. Уровень воды в приборе поднимается эквимолярно количеству взятых газов. Так, если взяли два объема кислорода
и два объема водорода, останется один объем
кислорода

Answer 2

Анализ и синтез в химии — это ключевые методы для изучения состава вещества. Давайте рассмотрим, как можно провести анализ и синтез для доказательства качественного и количественного состава воды и вывода её химической формулы (H₂O).

Анализ:

1. Качественный анализ: - Электролиз воды: Проведение электролиза воды поможет выделить кислород и водород. Уравнение реакции электролиза воды: \(2H₂O(l) \rightarrow 2H₂(g) + O₂(g)\). Полученный водород и кислород можно затем идентифицировать по своим характерным свойствам.

2. Количественный анализ: - Массовый анализ: Определение массы воды с использованием методов взвешивания. - Гравиметрический анализ: Определение массы водорода и кислорода воды после их выделения в результате реакции или электролиза.

Синтез:

1. Синтез воды: - Горение водорода в кислороде: Если сжигать водород в кислороде, то образуется вода. Уравнение реакции: \(2H₂(g) + O₂(g) \rightarrow 2H₂O(l)\).

Вывод химической формулы:

1. Из результатов анализа и синтеза: - Молярные отношения: Массовый анализ и гравиметрический анализ позволяют установить молярные отношения между водородом и кислородом в воде. - Объемные отношения: В результате электролиза известно, что объем водорода и кислорода, выделяющихся при электролизе воды, в соотношении 2:1, что также соответствует химической формуле воды.

Совокупность результатов анализа и синтеза позволяет утверждать, что вода состоит из молекул, каждая из которых содержит два атома водорода и один атом кислорода. Таким образом, химическая формула воды — H₂O.