电解普通水（H2O）和重水（D2O）的混合物，电解完成后（2H2O通电.2H2↑+O2↑），两极共生成气体1

Question

电解普通水（H₂O）和重水（D₂O）的混合物，电解完成后（2H₂O  (通电.)/()2H₂↑+O₂↑），两极共生成气体18.5g，其体积为33.6L（标况下），试回答：
（1）在所生成的气体中重氢和普通氢的原子个数比为___
（2）该混合物中普通水和重水所含的质子数之比为___、所含的中子数之比为___
（3）若将等质量的普通水（H₂O）和重水（D₂O）分别与足量的金属钠反应，两者产生的气体的质量之比为___．

Answer 1

（1）电解水的方程式为2H₂O(电解.)/()2H₂↑+O₂↑，由方程式知，氢气和氧气的体积之比为2：1，
即氢气的体积为22.4L，氢气的物质的量为1mol；氧气的体积为11.2L，氧气的质量=(11.2L)/(22.4L/mol)×32g/mol=16g；
氢气的质量为2.5g，所以氢气的平均摩尔质量=(2.5g)/(1mol)=2.5g/mol，普通氢和重氢的物质的量之比为：1.5：0.5=3：1，
普通氢和重氢都是双原子分子，所以重氢和普通氢的原子个数比为1：3，故答案为：1：3；
（2）每个H₂O含有10个质子、8个中子，每个D₂O分子含有10个质子、10个质子，所以普通水和重水所含的质子数之比为3：1，而中子数之比为3×8：1×10=12：5，故答案为：3：1；12：5；
（3）根据n=(m)/(M)可知，质量相同的H₂O和D₂O的物质的量之比=20g/mol：18g/mol=10：9，二者分别与足量的金属钠反应生成气体的物质的量之比为10：9，所以气体的质量为：10×2：9×4=5：9，故答案为：5：9．