Номер 28, страница 16 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

2. Задачи на примеси и практический выход реакции. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 28, страница 16.

Условие.

28. При взаимодействии 294 г 20 %-ного раствора фосфорной кислоты и 166,5 г 40 %-ного раствора гидроксида кальция в осадок выпало 85 г вещества. С каким практическим выходом прошла реакция?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m_{р-ра}(H_3PO_4) = 294 \text{ г}$
$\omega(H_3PO_4) = 20\% = 0.2$
$m_{р-ра}(Ca(OH)_2) = 166.5 \text{ г}$
$\omega(Ca(OH)_2) = 40\% = 0.4$
$m_{практ}(\text{осадка}) = 85 \text{ г}$

Найти:

$\eta$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции между фосфорной кислотой и гидроксидом кальция. При взаимодействии образуется нерастворимый в воде фосфат кальция(II), который и выпадает в осадок, и вода.

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

2. Рассчитаем массы чистых веществ (реагентов) в исходных растворах.

Масса фосфорной кислоты:

$m(H_3PO_4) = m_{р-ра}(H_3PO_4) \cdot \omega(H_3PO_4) = 294 \text{ г} \cdot 0.20 = 58.8 \text{ г}$

Масса гидроксида кальция:

$m(Ca(OH)_2) = m_{р-ра}(Ca(OH)_2) \cdot \omega(Ca(OH)_2) = 166.5 \text{ г} \cdot 0.40 = 66.6 \text{ г}$

3. Вычислим молярные массы и количества вещества реагентов.

Молярная масса фосфорной кислоты:

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

Молярная масса гидроксида кальция:

$M(Ca(OH)_2) = 40 + 2 \cdot (16+1) = 74 \text{ г/моль}$

Количество вещества фосфорной кислоты:

$n(H_3PO_4) = \frac{m(H_3PO_4)}{M(H_3PO_4)} = \frac{58.8 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} = 0.6 \text{ моль}$

Количество вещества гидроксида кальция:

$n(Ca(OH)_2) = \frac{m(Ca(OH)_2)}{M(Ca(OH)_2)} = \frac{66.6 \text{ г}}{74 \text{ г/моль}} = 0.9 \text{ моль}$

4. Определим, какое из веществ находится в недостатке (является лимитирующим реагентом). Для этого сравним мольные соотношения реагентов по уравнению реакции ($2:3$) с фактическими.

$\frac{n(H_3PO_4)}{2} = \frac{0.6}{2} = 0.3$

$\frac{n(Ca(OH)_2)}{3} = \frac{0.9}{3} = 0.3$

Поскольку полученные значения равны, оба реагента находятся в стехиометрическом соотношении и прореагируют полностью (теоретически).

5. Рассчитаем теоретически возможную массу осадка — фосфата кальция ($Ca_3(PO_4)_2$).

Молярная масса фосфата кальция:

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

По уравнению реакции, из 2 моль $H_3PO_4$ образуется 1 моль $Ca_3(PO_4)_2$. Рассчитаем теоретическое количество вещества осадка:

$n_{теор}(Ca_3(PO_4)_2) = \frac{1}{2} \cdot n(H_3PO_4) = \frac{1}{2} \cdot 0.6 \text{ моль} = 0.3 \text{ моль}$

Теперь найдем теоретическую массу осадка:

$m_{теор}(Ca_3(PO_4)_2) = n_{теор}(Ca_3(PO_4)_2) \cdot M(Ca_3(PO_4)_2) = 0.3 \text{ моль} \cdot 310 \text{ г/моль} = 93 \text{ г}$

6. Вычислим практический выход реакции ($\eta$), зная практическую массу полученного осадка ($m_{практ} = 85 \text{ г}$).

$\eta = \frac{m_{практ}}{m_{теор}} \cdot 100\% = \frac{85 \text{ г}}{93 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 91.4\%$

Ответ: практический выход реакции составил 91.4 %.