Номер 3, страница 135, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3.* Какие объемы растворов с массовой долей гидроксида натрия 32% (плотность 1,35 г/мл) и с массовой долей фосфорной кислоты 46% (плотность 1,3 г/мл) потребуются для получения дигидрофосфатанатрия массой 24 г?

Ответ: $NaOH$ 18,5 мл; $H_3PO_4$ 32,8 мл.

Дано:

$w(\text{NaOH}) = 32\% = 0,32$

$\rho(\text{р-ра NaOH}) = 1,35 \text{ г/мл}$

$w(\text{H}_3\text{PO}_4) = 46\% = 0,46$

$\rho(\text{р-ра H}_3\text{PO}_4) = 1,3 \text{ г/мл}$

$m(\text{NaH}_2\text{PO}_4) = 24 \text{ г}$

Найти:

$V(\text{р-ра NaOH}) - ?$

$V(\text{р-ра H}_3\text{PO}_4) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции получения дигидрофосфата натрия. Это кислая соль, которая образуется при реакции фосфорной кислоты и гидроксида натрия в мольном соотношении 1:1.

$\text{NaOH} + \text{H}_3\text{PO}_4 \rightarrow \text{NaH}_2\text{PO}_4 + \text{H}_2\text{O}$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчетах. Для этого используем значения атомных масс из периодической таблицы: $Ar(\text{Na}) = 23$, $Ar(\text{O}) = 16$, $Ar(\text{H}) = 1$, $Ar(\text{P}) = 31$.

$M(\text{NaOH}) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$

$M(\text{H}_3\text{PO}_4) = 3 \cdot 1 + 31 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

$M(\text{NaH}_2\text{PO}_4) = 23 + 2 \cdot 1 + 31 + 4 \cdot 16 = 120 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (моль) образовавшегося дигидрофосфата натрия массой 24 г по формуле $n = m/M$:

$n(\text{NaH}_2\text{PO}_4) = \frac{m(\text{NaH}_2\text{PO}_4)}{M(\text{NaH}_2\text{PO}_4)} = \frac{24 \text{ г}}{120 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

4. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, для получения 0,2 моль дигидрофосфата натрия необходимо взять 0,2 моль гидроксида натрия и 0,2 моль фосфорной кислоты.

$n(\text{NaOH}) = n(\text{H}_3\text{PO}_4) = n(\text{NaH}_2\text{PO}_4) = 0,2 \text{ моль}$

5. Рассчитаем массы чистых веществ (гидроксида натрия и фосфорной кислоты), которые потребуются для реакции, по формуле $m = n \cdot M$:

$m(\text{NaOH}) = n(\text{NaOH}) \cdot M(\text{NaOH}) = 0,2 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = 8 \text{ г}$

$m(\text{H}_3\text{PO}_4) = n(\text{H}_3\text{PO}_4) \cdot M(\text{H}_3\text{PO}_4) = 0,2 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 19,6 \text{ г}$

6. Зная массы чистых веществ и их массовые доли в растворах, найдем массы исходных растворов по формуле $m(\text{раствора}) = m(\text{вещества}) / w$, где $\text{w}$ - массовая доля.

$m(\text{р-ра NaOH}) = \frac{m(\text{NaOH})}{w(\text{NaOH})} = \frac{8 \text{ г}}{0,32} = 25 \text{ г}$

$m(\text{р-ра H}_3\text{PO}_4) = \frac{m(\text{H}_3\text{PO}_4)}{w(\text{H}_3\text{PO}_4)} = \frac{19,6 \text{ г}}{0,46} \approx 42,609 \text{ г}$

7. Наконец, зная массы и плотности растворов, вычислим их объемы по формуле $V = m / \rho$:

$V(\text{р-ра NaOH}) = \frac{m(\text{р-ра NaOH})}{\rho(\text{р-ра NaOH})} = \frac{25 \text{ г}}{1,35 \text{ г/мл}} \approx 18,5185 \text{ мл} \approx 18,5 \text{ мл}$

$V(\text{р-ра H}_3\text{PO}_4) = \frac{m(\text{р-ра H}_3\text{PO}_4)}{\rho(\text{р-ра H}_3\text{PO}_4)} = \frac{42,609 \text{ г}}{1,3 \text{ г/мл}} \approx 32,776 \text{ мл} \approx 32,8 \text{ мл}$

Ответ: для получения 24 г дигидрофосфата натрия потребуется $18,5$ мл раствора гидроксида натрия и $32,8$ мл раствора фосфорной кислоты.