Номер 4, страница 92 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 20. Реакции ионного обмена. Глава IV. Растворы - номер 4, страница 92.

Условие.

4. В 1 л 21 %-ного раствора фосфорной кислоты (плотность 1,12 г/мл) растворили 28,4 г оксида фосфора(V). Найдите массовую долю вещества в полученном растворе.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V_{р-ра1}(H_3PO_4) = 1 \text{ л} = 1 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$
$\omega_1(H_3PO_4) = 21\% = 0.21$
$\rho_{р-ра1} = 1.12 \text{ г/мл} = 1120 \text{ кг/м}^3$
$m(P_2O_5) = 28.4 \text{ г} = 0.0284 \text{ кг}$

Найти:

$\omega_{кон}(H_3PO_4) - ?$

Решение:

1. Найдем массу исходного раствора фосфорной кислоты, зная его объем и плотность. Для удобства расчетов переведем объем в миллилитры: $1 \text{ л} = 1000 \text{ мл}$.

$m_{р-ра1} = \rho_{р-ра1} \cdot V_{р-ра1} = 1.12 \text{ г/мл} \cdot 1000 \text{ мл} = 1120 \text{ г}$

2. Рассчитаем массу фосфорной кислоты ($H_3PO_4$) в исходном растворе.

$m_1(H_3PO_4) = m_{р-ра1} \cdot \omega_1(H_3PO_4) = 1120 \text{ г} \cdot 0.21 = 235.2 \text{ г}$

3. При растворении оксида фосфора(V) ($P_2O_5$) в водном растворе кислоты он реагирует с водой, образуя дополнительное количество фосфорной кислоты. Запишем уравнение реакции:

$P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

4. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчетах:

$M(P_2O_5) = 2 \cdot 31 + 5 \cdot 16 = 142 \text{ г/моль}$

$M(H_3PO_4) = 3 \cdot 1 + 31 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

5. Найдем количество вещества (в молях) добавленного оксида фосфора(V):

$\nu(P_2O_5) = \frac{m(P_2O_5)}{M(P_2O_5)} = \frac{28.4 \text{ г}}{142 \text{ г/моль}} = 0.2 \text{ моль}$

6. По уравнению реакции определим количество вещества и массу фосфорной кислоты, которая образовалась в результате реакции:

$\nu_{обр}(H_3PO_4) = 2 \cdot \nu(P_2O_5) = 2 \cdot 0.2 \text{ моль} = 0.4 \text{ моль}$

$m_{обр}(H_3PO_4) = \nu_{обр}(H_3PO_4) \cdot M(H_3PO_4) = 0.4 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 39.2 \text{ г}$

7. Теперь найдем общую массу фосфорной кислоты в конечном растворе. Она складывается из массы кислоты в исходном растворе и массы кислоты, образовавшейся в ходе реакции.

$m_{кон}(H_3PO_4) = m_1(H_3PO_4) + m_{обр}(H_3PO_4) = 235.2 \text{ г} + 39.2 \text{ г} = 274.4 \text{ г}$

8. Масса конечного раствора будет равна сумме масс исходного раствора и добавленного оксида фосфора(V).

$m_{р-ра2} = m_{р-ра1} + m(P_2O_5) = 1120 \text{ г} + 28.4 \text{ г} = 1148.4 \text{ г}$

9. Наконец, рассчитаем массовую долю фосфорной кислоты в полученном растворе.

$\omega_{кон}(H_3PO_4) = \frac{m_{кон}(H_3PO_4)}{m_{р-ра2}} = \frac{274.4 \text{ г}}{1148.4 \text{ г}} \approx 0.23894$

Переведем в проценты: $0.23894 \cdot 100\% \approx 23.9\%$

Ответ: массовая доля фосфорной кислоты в полученном растворе составляет 23,9%.