Номер 1, страница 80, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. Какова массовая доля фосфорной кислоты в растворе, полученном при растворении в 200 мл воды продукта полного окисления 24,8 г фосфора?

Ответ: 30,5%.

1. Дано:

Масса фосфора $m(P) = 24.8$ г

Объем воды $V(H_2O) = 200$ мл

Принимаем плотность воды $\rho(H_2O) = 1$ г/мл. Тогда масса воды $m(H_2O) = 200$ г.

Перевод в систему СИ:

$m(P) = 0.0248$ кг

$m(H_2O) = 0.2$ кг

Найти:

Массовую долю фосфорной кислоты $\omega(H_3PO_4)$ в полученном растворе.

Решение:

1. Запишем уравнение реакции полного окисления фосфора. Продуктом этой реакции является оксид фосфора(V):

$4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

2. Оксид фосфора(V), в свою очередь, реагирует с водой, образуя фосфорную кислоту:

$P_2O_5 + 3H_2o \rightarrow 2H_3PO_4$

3. Найдем количество вещества (моль) исходного фосфора. Молярная масса фосфора $M(P) \approx 31$ г/моль.

$n(P) = \frac{m(P)}{M(P)} = \frac{24.8 \text{ г}}{31 \text{ г/моль}} = 0.8$ моль

4. Рассчитаем количество вещества и массу оксида фосфора(V), который образуется при окислении. Молярная масса $M(P_2O_5) = 2 \cdot 31 + 5 \cdot 16 = 142$ г/моль.

Из уравнения реакции $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$ следует, что соотношение количеств веществ $n(P) : n(P_2O_5) = 4 : 2 = 2 : 1$.

$n(P_2O_5) = \frac{1}{2} n(P) = \frac{1}{2} \cdot 0.8 \text{ моль} = 0.4$ моль

Масса образовавшегося оксида фосфора(V):

$m(P_2O_5) = n(P_2O_5) \cdot M(P_2O_5) = 0.4 \text{ моль} \cdot 142 \text{ г/моль} = 56.8$ г

5. Найдем массу конечного раствора. Она складывается из массы растворенного вещества (оксида фосфора(V)) и массы растворителя (воды).

$m_{раствора} = m(P_2O_5) + m(H_2O) = 56.8 \text{ г} + 200 \text{ г} = 256.8$ г

6. Теперь определим массу фосфорной кислоты, которая образовалась в растворе. Молярная масса фосфорной кислоты $M(H_3PO_4) = 3 \cdot 1 + 31 + 4 \cdot 16 = 98$ г/моль.

Из уравнения реакции $P_2O_5 + 3H_2o \rightarrow 2H_3PO_4$ следует, что соотношение количеств веществ $n(P_2O_5) : n(H_3PO_4) = 1 : 2$.

$n(H_3PO_4) = 2 \cdot n(P_2O_5) = 2 \cdot 0.4 \text{ моль} = 0.8$ моль

Масса образовавшейся фосфорной кислоты:

$m(H_3PO_4) = n(H_3PO_4) \cdot M(H_3PO_4) = 0.8 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 78.4$ г

7. Рассчитаем массовую долю фосфорной кислоты ($\omega$) в полученном растворе как отношение массы растворенного вещества ($H_3PO_4$) к общей массе раствора.

$\omega(H_3PO_4) = \frac{m(H_3PO_4)}{m_{раствора}} \cdot 100\%$

$\omega(H_3PO_4) = \frac{78.4 \text{ г}}{256.8 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 30.53\%$

Ответ: 30,5%.