Номер 5, страница 160 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

5. Какое количество гидроксида натрия необходимо добавить к 4,8 моль фосфорной кислоты для получения:

а) дигидрофосфата натрия;

б) гидрофосфата натрия;

в) эквимолярной (т. е. содержащей равные количества вещества) смеси гидрофосфата натрия и среднего фосфата натрия?

Дано:

Количество вещества фосфорной кислоты $n(H_3PO_4) = 4,8 \text{ моль}$

Найти:

а) $n_a(NaOH)$ — для получения дигидрофосфата натрия

б) $n_б(NaOH)$ — для получения гидрофосфата натрия

в) $n_в(NaOH)$ — для получения эквимолярной смеси гидрофосфата и фосфата натрия

Решение:

а) Для получения дигидрофосфата натрия ($NaH_2PO_4$) реакция нейтрализации фосфорной кислоты гидроксидом натрия протекает по следующему уравнению:

$H_3PO_4 + NaOH \rightarrow NaH_2PO_4 + H_2O$

Согласно стехиометрии реакции, фосфорная кислота и гидроксид натрия реагируют в молярном соотношении 1:1. Это означает, что для полной реакции с 4,8 моль фосфорной кислоты потребуется такое же количество вещества гидроксида натрия.

$n_a(NaOH) = n(H_3PO_4) = 4,8 \text{ моль}$

Ответ: необходимо добавить 4,8 моль гидроксида натрия.

б) Для получения гидрофосфата натрия ($Na_2HPO_4$) реакция протекает по уравнению:

$H_3PO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2HPO_4 + 2H_2O$

В этом случае молярное соотношение реагентов $H_3PO_4$ и $NaOH$ составляет 1:2. Следовательно, количество вещества гидроксида натрия должно быть в два раза больше количества вещества фосфорной кислоты.

$n_б(NaOH) = 2 \cdot n(H_3PO_4) = 2 \cdot 4,8 \text{ моль} = 9,6 \text{ моль}$

Ответ: необходимо добавить 9,6 моль гидроксида натрия.

в) Необходимо получить эквимолярную (содержащую равные количества вещества) смесь гидрофосфата натрия ($Na_2HPO_4$) и среднего фосфата натрия ($Na_3PO_4$). Это означает, что в конечной смеси $n(Na_2HPO_4) = n(Na_3PO_4)$.

Пусть из исходных 4,8 моль $H_3PO_4$ образовалось $x$ моль $Na_2HPO_4$ и $x$ моль $Na_3PO_4$.

Запишем уравнения реакций, приводящих к образованию этих солей:

1) $H_3PO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2HPO_4 + 2H_2O$

2) $H_3PO_4 + 3NaOH \rightarrow Na_3PO_4 + 3H_2O$

Из уравнений следует:

- для образования $x$ моль $Na_2HPO_4$ потребуется $x$ моль $H_3PO_4$ и $2x$ моль $NaOH$.

- для образования $x$ моль $Na_3PO_4$ потребуется $x$ моль $H_3PO_4$ и $3x$ моль $NaOH$.

Общее количество вещества фосфорной кислоты, вступившей в реакцию, равно сумме количеств, пошедших на образование каждой соли, и равно исходному количеству:

$n_{общ}(H_3PO_4) = x + x = 2x$

$2x = 4,8 \text{ моль} \implies x = \frac{4,8}{2} = 2,4 \text{ моль}$

Таким образом, в результате реакции должно образоваться 2,4 моль $Na_2HPO_4$ и 2,4 моль $Na_3PO_4$.

Общее количество вещества гидроксида натрия, которое необходимо добавить, равно сумме количеств, затраченных на обе реакции:

$n_в(NaOH) = n_{NaOH(1)} + n_{NaOH(2)} = 2x + 3x = 5x$

Подставим найденное значение $x$:

$n_в(NaOH) = 5 \cdot 2,4 \text{ моль} = 12,0 \text{ моль}$

Ответ: необходимо добавить 12,0 моль гидроксида натрия.