Номер 255, страница 219 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.255. В 120 г 9%-го раствора ортофосфорной кислоты внесли 2,84 г фосфорного ангидрида. Какая соль и в каком количестве образуется, если в полученный раствор внести 12 г гидроксида натрия?

Дано:

$m(\text{р-ра } H_3PO_4) = 120 \text{ г}$

$\omega(H_3PO_4) = 9\% = 0.09$

$m(P_2O_5) = 2.84 \text{ г}$

$m(NaOH) = 12 \text{ г}$

Найти:

Формула соли - ?

$n(\text{соли}) - ?$

Решение:

1. Вычислим массу ортофосфорной кислоты в исходном растворе:

$m(H_3PO_4)_{\text{исх}} = m(\text{р-ра}) \cdot \omega(H_3PO_4) = 120 \text{ г} \cdot 0.09 = 10.8 \text{ г}$.

2. Фосфорный ангидрид ($P_2O_5$) реагирует с водой, содержащейся в растворе, с образованием дополнительного количества ортофосфорной кислоты. Запишем уравнение реакции:

$P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

3. Вычислим количество вещества фосфорного ангидрида и количество ортофосфорной кислоты, которое из него образуется.

Молярная масса фосфорного ангидрида $M(P_2O_5) = 2 \cdot 31 + 5 \cdot 16 = 142 \text{ г/моль}$.

$n(P_2O_5) = \frac{m(P_2O_5)}{M(P_2O_5)} = \frac{2.84 \text{ г}}{142 \text{ г/моль}} = 0.02 \text{ моль}$.

Согласно уравнению реакции, из 0,02 моль $P_2O_5$ образуется в два раза больше моль $H_3PO_4$:

$n(H_3PO_4)_{\text{обр}} = 2 \cdot n(P_2O_5) = 2 \cdot 0.02 \text{ моль} = 0.04 \text{ моль}$.

4. Найдем общее количество вещества ортофосфорной кислоты в растворе после добавления ангидрида. Для этого сначала найдем массу образовавшейся кислоты, а затем общее количество вещества.

Молярная масса ортофосфорной кислоты $M(H_3PO_4) = 3 \cdot 1 + 31 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$.

$m(H_3PO_4)_{\text{обр}} = n(H_3PO_4)_{\text{обр}} \cdot M(H_3PO_4) = 0.04 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 3.92 \text{ г}$.

Общая масса кислоты в растворе:

$m(H_3PO_4)_{\text{общ}} = m(H_3PO_4)_{\text{исх}} + m(H_3PO_4)_{\text{обр}} = 10.8 \text{ г} + 3.92 \text{ г} = 14.7 \text{ г}$.

Общее количество вещества кислоты:

$n(H_3PO_4)_{\text{общ}} = \frac{m(H_3PO_4)_{\text{общ}}}{M(H_3PO_4)} = \frac{14.7 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} = 0.15 \text{ моль}$.

5. Вычислим количество вещества гидроксида натрия, добавленного в раствор:

Молярная масса гидроксида натрия $M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$.

$n(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{12 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0.3 \text{ моль}$.

6. Определим, какая соль образуется при реакции кислоты и щелочи. Для этого найдем мольное соотношение реагентов:

$\frac{n(NaOH)}{n(H_3PO_4)_{\text{общ}}} = \frac{0.3 \text{ моль}}{0.15 \text{ моль}} = 2$

Мольное соотношение щелочи к кислоте равно 2:1. Это соответствует реакции образования кислой соли — гидрофосфата натрия:

$H_3PO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2HPO_4 + 2H_2O$

7. Рассчитаем количество образовавшейся соли. Согласно уравнению реакции, количество вещества гидрофосфата натрия равно количеству вещества ортофосфорной кислоты, так как реагенты находятся в стехиометрическом соотношении:

$n(Na_2HPO_4) = n(H_3PO_4)_{\text{общ}} = 0.15 \text{ моль}$.

Проверка по второму реагенту также подтверждает это:

$n(Na_2HPO_4) = \frac{n(NaOH)}{2} = \frac{0.3 \text{ моль}}{2} = 0.15 \text{ моль}$.

Следовательно, в результате реакции образуется гидрофосфат натрия ($Na_2HPO_4$).

Ответ: образуется гидрофосфат натрия ($Na_2HPO_4$) в количестве 0,15 моль.