Номер 47, страница 81 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

8. Азот, фосфор и их соединения. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 47, страница 81.

Условие.

47. Какая масса вещества выпадет в осадок при взаимодействии раствора, содержащего 27,75 г хлорида кальция, с избытком раствора фосфата натрия?

Решение.

Решение 2.

Дано:

масса хлорида кальция $m(CaCl_2) = 27,75 \text{ г}$

раствор фосфата натрия $(Na_3PO_4)$ взят в избытке.

Найти:

массу осадка $m(\text{осадка}) - ?$

Решение:

1. Первым шагом запишем уравнение химической реакции между хлоридом кальция и фосфатом натрия. Это реакция ионного обмена, в результате которой образуется нерастворимый в воде фосфат кальция, который выпадает в осадок, и растворимый хлорид натрия.

Уравнение реакции в сбалансированном виде:

$3CaCl_2 + 2Na_3PO_4 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2 \downarrow + 6NaCl$

Из уравнения следует, что искомое вещество в осадке — это фосфат кальция $Ca_3(PO_4)_2$.

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчете: хлорида кальция $(CaCl_2)$ и фосфата кальция $(Ca_3(PO_4)_2)$. Атомные массы элементов возьмем из периодической таблицы, округлив их (Ca=40, Cl=35.5, P=31, O=16).

Молярная масса хлорида кальция:

$M(CaCl_2) = M(Ca) + 2 \cdot M(Cl) = 40 + 2 \cdot 35,5 = 111 \text{ г/моль}$

Молярная масса фосфата кальция:

$M(Ca_3(PO_4)_2) = 3 \cdot M(Ca) + 2 \cdot (M(P) + 4 \cdot M(O)) = 3 \cdot 40 + 2 \cdot (31 + 4 \cdot 16) = 120 + 2 \cdot (31 + 64) = 120 + 2 \cdot 95 = 310 \text{ г/моль}$

3. Определим количество вещества (число моль) хлорида кальция. По условию, фосфат натрия находится в избытке, следовательно, хлорид кальция является лимитирующим реагентом и полностью вступает в реакцию. Расчет ведем по нему.

$n(CaCl_2) = \frac{m(CaCl_2)}{M(CaCl_2)} = \frac{27,75 \text{ г}}{111 \text{ г/моль}} = 0,25 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции найдем количество вещества образовавшегося осадка $Ca_3(PO_4)_2$. Согласно стехиометрическим коэффициентам, из 3 моль $CaCl_2$ образуется 1 моль $Ca_3(PO_4)_2$.

Составим пропорцию на основе мольных соотношений:

$\frac{n(CaCl_2)}{3} = \frac{n(Ca_3(PO_4)_2)}{1}$

Выразим количество вещества фосфата кальция:

$n(Ca_3(PO_4)_2) = \frac{n(CaCl_2)}{3} = \frac{0,25 \text{ моль}}{3}$

5. Наконец, зная количество вещества и молярную массу фосфата кальция, рассчитаем массу выпавшего осадка.

$m(Ca_3(PO_4)_2) = n(Ca_3(PO_4)_2) \cdot M(Ca_3(PO_4)_2) = \frac{0,25}{3} \text{ моль} \cdot 310 \text{ г/моль} = \frac{77,5}{3} \text{ г} \approx 25,83 \text{ г}$

Ответ: масса вещества, выпавшего в осадок, составляет 25,83 г.