Номер 3.15, страница 56, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

3.15. Раствор ортофосфорной кислоты массой 49 кг с массовой долей $H_3PO_4$ 50% нейтрализовали гидроксидом кальция. Определите массу образовавшегося фосфата кальция.

Дано:

Масса раствора ортофосфорной кислоты, $m_{р-ра}(H_3PO_4) = 49 \text{ кг}$

Массовая доля $H_3PO_4$, $\omega(H_3PO_4) = 50\%$

Масса раствора в килограммах (СИ): $m_{р-ра}(H_3PO_4) = 49 \text{ кг}$

Массовая доля в долях единицы: $\omega(H_3PO_4) = 0.5$

Для удобства расчетов переведем массу раствора в граммы: $m_{р-ра}(H_3PO_4) = 49000 \text{ г}$

Найти:

Массу фосфата кальция, $m(Ca_3(PO_4)_2)$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции нейтрализации ортофосфорной кислоты гидроксидом кальция с образованием средней соли - фосфата кальция:

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

2. Рассчитаем массу чистой ортофосфорной кислоты, содержащейся в растворе:

$m(H_3PO_4) = m_{р-ра}(H_3PO_4) \times \omega(H_3PO_4)$

$m(H_3PO_4) = 49000 \text{ г} \times 0.5 = 24500 \text{ г}$

3. Вычислим молярные массы ортофосфорной кислоты ($H_3PO_4$) и фосфата кальция ($Ca_3(PO_4)_2$), используя округленные значения атомных масс: $Ar(H)=1$, $Ar(P)=31$, $Ar(O)=16$, $Ar(Ca)=40$.

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

$M(Ca_3(PO_4)_2) = 3 \times 40 + 2 \times (31 + 4 \times 16) = 120 + 2 \times 95 = 310 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (число моль) ортофосфорной кислоты:

$n(H_3PO_4) = \frac{m(H_3PO_4)}{M(H_3PO_4)} = \frac{24500 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} = 250 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции определим количество вещества образовавшегося фосфата кальция. Из стехиометрии реакции следует, что из 2 моль кислоты образуется 1 моль соли, то есть:

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

$n(Ca_3(PO_4)_2) = \frac{1}{2} \times 250 \text{ моль} = 125 \text{ моль}$

6. Рассчитаем массу фосфата кальция:

$m(Ca_3(PO_4)_2) = n(Ca_3(PO_4)_2) \times M(Ca_3(PO_4)_2)$

$m(Ca_3(PO_4)_2) = 125 \text{ моль} \times 310 \text{ г/моль} = 38750 \text{ г}$

7. Переведем полученную массу обратно в килограммы, чтобы ответ соответствовал единицам в условии задачи:

$m(Ca_3(PO_4)_2) = \frac{38750 \text{ г}}{1000 \text{ г/кг}} = 38.75 \text{ кг}$

Ответ: масса образовавшегося фосфата кальция равна 38,75 кг.