Номер 5-31, страница 57 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

5-31. Вычислите массу фосфора и массу кислорода, которые потребуются для получения оксида фосфора(V) массой 71 г.

5-31.

Дано:

$m(P_2O_5) = 71 \text{ г}$

Найти:

$m(P) - ?$

$m(O_2) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции горения фосфора, в результате которой образуется оксид фосфора(V). Фосфор в этом соединении имеет валентность V.

$4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, используя значения относительных атомных масс из Периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева: $Ar(P) \approx 31$, $Ar(O) \approx 16$. Расчеты удобнее вести в граммах, так как молярные массы традиционно выражаются в г/моль.

Молярная масса фосфора ($P$): $M(P) = 31 \text{ г/моль}$.

Молярная масса кислорода ($O_2$): $M(O_2) = 2 \cdot 16 = 32 \text{ г/моль}$.

Молярная масса оксида фосфора(V) ($P_2O_5$): $M(P_2O_5) = 2 \cdot 31 + 5 \cdot 16 = 62 + 80 = 142 \text{ г/моль}$.

3. Вычислим количество вещества (число молей) оксида фосфора(V) массой 71 г по формуле $n = m/M$:

$n(P_2O_5) = \frac{m(P_2O_5)}{M(P_2O_5)} = \frac{71 \text{ г}}{142 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль}$.

4. По уравнению реакции найдем количество вещества фосфора и кислорода. Стехиометрические коэффициенты показывают мольное соотношение веществ: $n(P) : n(O_2) : n(P_2O_5) = 4 : 5 : 2$.

Количество вещества фосфора ($P$):
$\frac{n(P)}{4} = \frac{n(P_2O_5)}{2} \implies n(P) = \frac{4}{2} \cdot n(P_2O_5) = 2 \cdot 0.5 \text{ моль} = 1 \text{ моль}$.

Количество вещества кислорода ($O_2$):
$\frac{n(O_2)}{5} = \frac{n(P_2O_5)}{2} \implies n(O_2) = \frac{5}{2} \cdot n(P_2O_5) = 2.5 \cdot 0.5 \text{ моль} = 1.25 \text{ моль}$.

5. Найдем массы фосфора и кислорода, необходимые для реакции, по формуле $m = n \cdot M$:

Масса фосфора: $m(P) = n(P) \cdot M(P) = 1 \text{ моль} \cdot 31 \text{ г/моль} = 31 \text{ г}$.

Масса кислорода: $m(O_2) = n(O_2) \cdot M(O_2) = 1.25 \text{ моль} \cdot 32 \text{ г/моль} = 40 \text{ г}$.

Проверка по закону сохранения массы: $m(P) + m(O_2) = 31 \text{ г} + 40 \text{ г} = 71 \text{ г}$. Масса реагентов равна массе продукта, расчеты верны.

Ответ: для получения 71 г оксида фосфора(V) потребуется 31 г фосфора и 40 г кислорода.