Номер 11, страница 335 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 47. Фосфор и его соединения - номер 11, страница 335.

Условие.

11. В одной из фосфорных кислот массовая доля фосфора составляет 36 %, а кислорода — 62 %. Установите формулу этой кислоты. Составьте её структурную формулу. Напишите уравнение реакции кислоты с гидроксидом калия.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Массовая доля фосфора в кислоте $ω(P) = 36 \% $
Массовая доля кислорода в кислоте $ω(O) = 62 \% $

Найти:

1. Молекулярную формулу кислоты.
2. Структурную формулу кислоты.
3. Уравнение реакции кислоты с гидроксидом калия.

Решение:

Установите формулу этой кислоты.

Поскольку это фосфорная кислота, она содержит атомы водорода (H), фосфора (P) и кислорода (O). Общая формула кислоты $H_xP_yO_z$.
1. Сумма массовых долей всех элементов в соединении равна 100%. Найдем массовую долю водорода:
$ω(H) = 100\% - ω(P) - ω(O) = 100\% - 36\% - 62\% = 2\%$.
2. Чтобы найти простейшую формулу, определим соотношение числа атомов $x:y:z$. Оно равно соотношению молей элементов в 100 г вещества. Для этого разделим массовые доли элементов на их атомные массы (Ar(H) ≈ 1, Ar(P) ≈ 31, Ar(O) ≈ 16):
$x:y:z = \frac{ω(H)}{Ar(H)} : \frac{ω(P)}{Ar(P)} : \frac{ω(O)}{Ar(O)}$
$x:y:z = \frac{2}{1} : \frac{36}{31} : \frac{62}{16}$
$x:y:z = 2 : 1.161 : 3.875$
3. Для получения целочисленных значений разделим все числа в соотношении на наименьшее (1.161):
$x = \frac{2}{1.161} \approx 1.72$
$y = \frac{1.161}{1.161} = 1$
$z = \frac{3.875}{1.161} \approx 3.34$
Получилось соотношение $1.72 : 1 : 3.34$. Чтобы привести эти числа к целым, домножим их на 3:
$x = 1.72 \cdot 3 \approx 5$
$y = 1 \cdot 3 = 3$
$z = 3.34 \cdot 3 \approx 10$
Таким образом, простейшая формула кислоты – H₅P₃O₁₀.
4. Проверим правильность найденной формулы, рассчитав массовые доли элементов для H₅P₃O₁₀. Молярная масса $M(H_5P_3O_{10}) = 5 \cdot 1 + 3 \cdot 31 + 10 \cdot 16 = 258$ г/моль.
$ω(P) = \frac{3 \cdot 31}{258} \cdot 100\% = \frac{93}{258} \cdot 100\% \approx 36\%$
$ω(O) = \frac{10 \cdot 16}{258} \cdot 100\% = \frac{160}{258} \cdot 100\% \approx 62\%$
Рассчитанные значения совпадают с условием задачи. Следовательно, формула кислоты — H₅P₃O₁₀ (трифосфорная кислота).

Ответ: H₅P₃O₁₀.

Составьте её структурную формулу.

Трифосфорная кислота H₅P₃O₁₀ является поликислотой, состоящей из трех тетраэдрических остатков фосфорной кислоты, соединенных мостиковыми атомами кислорода. Атом фосфора в кислоте пятивалентен.

Ответ: Структурная формула трифосфорной кислоты: (HO)₂P(O)–O–P(O)(OH)–O–P(O)(OH)₂.

Напишите уравнение реакции кислоты с гидроксидом калия.

Трифосфорная кислота является пятиосновной, так как в ее молекуле содержится пять гидроксогрупп (–OH), способных к диссоциации. В реакции с сильным основанием, таким как гидроксид калия (KOH), происходит полная нейтрализация с образованием средней соли (трифосфата калия) и воды.

Ответ: H₅P₃O₁₀ + 5KOH → K₅P₃O₁₀ + 5H₂O.