Номер 2, страница 81 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 17. Способы выражения концентрации растворов. Глава IV. Растворы - номер 2, страница 81.

Условие.

2. Вычислите массовую долю (в процентах) натрия в соли, полученной при взаимодействии 3 моль $NaOH$ с 1 моль $H_3PO_4$.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Количество вещества гидроксида натрия: $n(\text{NaOH}) = 3 \text{ моль}$

Количество вещества ортофосфорной кислоты: $n(\text{H}_3\text{PO}_4) = 1 \text{ моль}$

Найти:

Массовую долю натрия в полученной соли: $\omega(\text{Na})$ - ?

Решение:

1. Сначала определим, какая соль образуется в результате взаимодействия гидроксида натрия с ортофосфорной кислотой. Ортофосфорная кислота $H_3PO_4$ является трехосновной, и продукт реакции зависит от мольного соотношения реагентов.

Возможные реакции нейтрализации:

• При соотношении 1:1: $NaOH + H_3PO_4 \rightarrow NaH_2PO_4 + H_2O$ (образуется дигидрофосфат натрия)
• При соотношении 2:1: $2NaOH + H_3PO_4 \rightarrow Na_2HPO_4 + 2H_2O$ (образуется гидрофосфат натрия)
• При соотношении 3:1: $3NaOH + H_3PO_4 \rightarrow Na_3PO_4 + 3H_2O$ (образуется фосфат натрия)

В условии задачи дано, что реагируют 3 моль $NaOH$ и 1 моль $H_3PO_4$. Их мольное соотношение составляет $n(NaOH) : n(H_3PO_4) = 3 : 1$. Это соответствует реакции полной нейтрализации, в результате которой образуется средняя соль — фосфат натрия, формула которого $Na_3PO_4$.

2. Далее необходимо рассчитать массовую долю натрия в полученной соли, то есть в фосфате натрия ($Na_3PO_4$). Массовая доля элемента в соединении вычисляется по формуле:

$\omega(\text{элемента}) = \frac{N \cdot Ar(\text{элемента})}{M(\text{соединения})} \cdot 100\%$

где $N$ — число атомов элемента в формуле, $Ar$ — относительная атомная масса элемента, $M$ — молярная масса соединения.

3. Рассчитаем молярную массу фосфата натрия $M(Na_3PO_4)$. Для этого используем относительные атомные массы элементов из Периодической системы Д. И. Менделеева (округляем до целых):

• $Ar(\text{Na}) = 23$
• $Ar(\text{P}) = 31$
• $Ar(\text{O}) = 16$

Молярная масса $Na_3PO_4$ равна:

$M(\text{Na}_3\text{PO}_4) = 3 \cdot Ar(\text{Na}) + 1 \cdot Ar(\text{P}) + 4 \cdot Ar(\text{O}) = 3 \cdot 23 + 31 + 4 \cdot 16 = 69 + 31 + 64 = 164 \text{ г/моль}$

4. В одной формульной единице $Na_3PO_4$ содержится 3 атома натрия. Теперь можем вычислить массовую долю натрия в этой соли:

$\omega(\text{Na}) = \frac{3 \cdot Ar(\text{Na})}{M(\text{Na}_3\text{PO}_4)} \cdot 100\% = \frac{3 \cdot 23}{164} \cdot 100\% = \frac{69}{164} \cdot 100\% \approx 42,073\%$

Округляя результат до сотых, получаем 42,07%.

Ответ: Массовая доля натрия в полученной соли составляет 42,07%.