Номер 8, страница 80, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

8. Какое количество и какие соли образуются при взаимодействии 1 моль фосфорной кислоты с:

а) 2 моль аммиака;

б) 1 моль гидроксида натрия;

в) 1 моль гидроксида кальция;

г) 2 моль гидроксида кальция?

Фосфорная кислота ($H_3PO_4$) является трехосновной, что означает, что она может реагировать с основаниями в разных мольных соотношениях, образуя различные соли: кислые (дигидрофосфаты и гидрофосфаты) или средние (фосфаты). Продукт реакции зависит от соотношения количеств вещества кислоты и основания.

а) 2 моль аммиака;

Дано:

$n(H_3PO_4) = 1$ моль

$n(NH_3) = 2$ моль

Найти:

Название и количество вещества ($\text{n}$) образовавшейся соли.

Решение:

При взаимодействии фосфорной кислоты ($H_3PO_4$) с аммиаком ($NH_3$) в молярном соотношении 1:2 происходит замещение двух из трех атомов водорода в молекуле кислоты на катионы аммония ($NH_4^+$). Это приводит к образованию кислой соли — гидрофосфата аммония.

Уравнение реакции выглядит следующим образом:

$H_3PO_4 + 2NH_3 \rightarrow (NH_4)_2HPO_4$

Из уравнения видно, что 1 моль фосфорной кислоты реагирует с 2 моль аммиака с образованием 1 моль гидрофосфата аммония. Поскольку исходные вещества даны в стехиометрическом соотношении (1 моль к 2 моль), они прореагируют полностью.

Количество образовавшейся соли равно количеству исходной кислоты:

$n((NH_4)_2HPO_4) = n(H_3PO_4) = 1$ моль.

Ответ: образуется 1 моль гидрофосфата аммония ($(NH_4)_2HPO_4$).

б) 1 моль гидроксида натрия;

Дано:

$n(H_3PO_4) = 1$ моль

$n(NaOH) = 1$ моль

Найти:

Название и количество вещества ($\text{n}$) образовавшейся соли.

Решение:

При взаимодействии фосфорной кислоты ($H_3PO_4$) с гидроксидом натрия ($NaOH$) в молярном соотношении 1:1 происходит замещение одного атома водорода в молекуле кислоты на катион натрия ($Na^+$).

Уравнение реакции:

$H_3PO_4 + NaOH \rightarrow NaH_2PO_4 + H_2O$

В результате реакции образуется кислая соль — дигидрофосфат натрия. Согласно уравнению, 1 моль кислоты реагирует с 1 моль основания, образуя 1 моль соли. Так как реагенты взяты в эквимолярных количествах, они прореагируют полностью.

Количество образовавшейся соли равно количеству исходной кислоты:

$n(NaH_2PO_4) = n(H_3PO_4) = 1$ моль.

Ответ: образуется 1 моль дигидрофосфата натрия ($NaH_2PO_4$).

в) 1 моль гидроксида кальция;

Дано:

$n(H_3PO_4) = 1$ моль

$n(Ca(OH)_2) = 1$ моль

Найти:

Название и количество вещества ($\text{n}$) образовавшейся соли.

Решение:

Фосфорная кислота ($H_3PO_4$) — трехосновная, а гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) — двухосновное основание. При их взаимодействии в молярном соотношении 1:1 образуется кислая соль — гидрофосфат кальция.

Уравнение реакции:

$H_3PO_4 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaHPO_4 + 2H_2O$

Согласно уравнению реакции, 1 моль фосфорной кислоты реагирует с 1 моль гидроксида кальция, образуя 1 моль гидрофосфата кальция. Реагенты даны в стехиометрическом соотношении, поэтому прореагируют без остатка.

Количество образовавшейся соли равно количеству исходной кислоты:

$n(CaHPO_4) = n(H_3PO_4) = 1$ моль.

Ответ: образуется 1 моль гидрофосфата кальция ($CaHPO_4$).

г) 2 моль гидроксида кальция?

Дано:

$n(H_3PO_4) = 1$ моль

$n(Ca(OH)_2) = 2$ моль

Найти:

Название и количество вещества ($\text{n}$) образовавшейся соли.

Решение:

В этом случае фосфорная кислота ($H_3PO_4$) реагирует с избытком гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$). Реакция будет идти до образования средней (нормальной) соли — фосфата кальция, так как основание находится в избытке.

Запишем уравнение реакции образования средней соли:

$2H_3PO_4 + 3Ca(OH)_2 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2 + 6H_2O$

Определим, какой из реагентов находится в недостатке. По уравнению, на 2 моль кислоты требуется 3 моль основания. Рассчитаем, сколько моль $Ca(OH)_2$ необходимо для полной реакции с 1 моль $H_3PO_4$:

$n_{\text{требуемое}}(Ca(OH)_2) = n(H_3PO_4) \times \frac{3}{2} = 1 \text{ моль} \times 1.5 = 1.5$ моль.

По условию дано 2 моль $Ca(OH)_2$, что больше, чем требуется (1.5 моль). Следовательно, гидроксид кальция в избытке, а фосфорная кислота — в недостатке. Расчет количества продукта ведем по реагенту в недостатке, то есть по $H_3PO_4$.

Из уравнения реакции следует, что из 2 моль $H_3PO_4$ образуется 1 моль $Ca_3(PO_4)_2$. Найдем количество вещества образовавшейся соли:

$n(Ca_3(PO_4)_2) = n(H_3PO_4) \times \frac{1}{2} = 1 \text{ моль} \times 0.5 = 0.5$ моль.

При этом в реакционной смеси останется избыток гидроксида кальция в количестве $2 - 1.5 = 0.5$ моль.

Ответ: образуется 0.5 моль фосфата кальция ($Ca_3(PO_4)_2$).