Номер 5, страница 103 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

5. Найдите массу 2%-ного раствора фосфорной кислоты, необходимой для нейтрализации 30 г 8%-ного раствора гидроксида натрия. Рассчитайте массу полученного фосфата.

Дано:

Масса раствора гидроксида натрия $m_{р-ра}(NaOH) = 30 \text{ г}$

Массовая доля гидроксида натрия $\omega(NaOH) = 8\% = 0.08$

Массовая доля фосфорной кислоты $\omega(H_3PO_4) = 2\% = 0.02$

Найти:

Массу раствора фосфорной кислоты $m_{р-ра}(H_3PO_4)$ - ?

Массу полученного фосфата $m(Na_3PO_4)$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции нейтрализации фосфорной кислоты гидроксидом натрия с образованием средней соли - фосфата натрия:

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

2. Рассчитаем массу чистого гидроксида натрия в исходном растворе:

$m(NaOH) = m_{р-ра}(NaOH) \cdot \omega(NaOH)$

$m(NaOH) = 30 \text{ г} \cdot 0.08 = 2.4 \text{ г}$

3. Найдем количество вещества (моль) гидроксида натрия. Молярная масса $NaOH$ составляет:

$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$

$\nu(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{2.4 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0.06 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим количество вещества фосфорной кислоты, необходимое для полной нейтрализации:

Из уравнения следует, что $\frac{\nu(H_3PO_4)}{\nu(NaOH)} = \frac{1}{3}$.

$\nu(H_3PO_4) = \frac{1}{3} \cdot \nu(NaOH) = \frac{1}{3} \cdot 0.06 \text{ моль} = 0.02 \text{ моль}$

5. Рассчитаем массу чистой фосфорной кислоты. Молярная масса $H_3PO_4$ составляет:

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

$m(H_3PO_4) = \nu(H_3PO_4) \cdot M(H_3PO_4) = 0.02 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 1.96 \text{ г}$

6. Теперь найдем массу 2%-ного раствора фосфорной кислоты, содержащего 1.96 г чистого вещества:

$m_{р-ра}(H_3PO_4) = \frac{m(H_3PO_4)}{\omega(H_3PO_4)} = \frac{1.96 \text{ г}}{0.02} = 98 \text{ г}$

7. Рассчитаем массу образовавшегося фосфата натрия ($Na_3PO_4$). По уравнению реакции:

$\frac{\nu(Na_3PO_4)}{\nu(NaOH)} = \frac{1}{3}$

$\nu(Na_3PO_4) = \frac{1}{3} \cdot \nu(NaOH) = \frac{1}{3} \cdot 0.06 \text{ моль} = 0.02 \text{ моль}$

8. Найдем массу фосфата натрия. Молярная масса $Na_3PO_4$ составляет:

$M(Na_3PO_4) = 3 \cdot 23 + 31 + 4 \cdot 16 = 69 + 31 + 64 = 164 \text{ г/моль}$

$m(Na_3PO_4) = \nu(Na_3PO_4) \cdot M(Na_3PO_4) = 0.02 \text{ моль} \cdot 164 \text{ г/моль} = 3.28 \text{ г}$

Ответ: масса 2%-ного раствора фосфорной кислоты, необходимой для нейтрализации, составляет 98 г; масса полученного фосфата натрия равна 3.28 г.