Номер 48, страница 82 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

8. Азот, фосфор и их соединения. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 48, страница 82.

Условие.

48. Фосфор, полученный из 33 г технического фосфата кальция, сожгли в кислороде. Образовавшийся оксид фосфора(V) прореагировал с 200 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия (плотность 1,2 г/мл) с образованием средней соли. Рассчитайте массу примесей в исходном образце фосфата кальция.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(\text{техн. } Ca_3(PO_4)_2) = 33 \text{ г}$

$V(\text{р-ра } NaOH) = 200 \text{ мл}$

$\omega(NaOH) = 10\%$ или $0.1$

$\rho(\text{р-ра } NaOH) = 1.2 \text{ г/мл}$

Найти:

$m(\text{примесей}) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнения химических реакций, которые происходят согласно условию задачи.

Сначала фосфор, полученный из фосфата кальция, сжигают в кислороде. Образуется оксид фосфора(V):

$4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

Затем оксид фосфора(V) реагирует с гидроксидом натрия. По условию, образуется средняя соль — фосфат натрия ($Na_3PO_4$):

$P_2O_5 + 6NaOH \rightarrow 2Na_3PO_4 + 3H_2O$

2. Рассчитаем массу и количество вещества гидроксида натрия, вступившего в реакцию.

Масса раствора гидроксида натрия вычисляется по формуле $m = V \cdot \rho$:

$m(\text{р-ра } NaOH) = 200 \text{ мл} \cdot 1.2 \text{ г/мл} = 240 \text{ г}$

Масса чистого вещества $NaOH$ в растворе:

$m(NaOH) = m(\text{р-ра } NaOH) \cdot \omega(NaOH) = 240 \text{ г} \cdot 0.1 = 24 \text{ г}$

Молярная масса гидроксида натрия $M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$.

Количество вещества гидроксида натрия:

$n(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{24 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0.6 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции $P_2O_5 + 6NaOH \rightarrow 2Na_3PO_4 + 3H_2O$ найдем количество вещества оксида фосфора(V).

Из стехиометрических коэффициентов уравнения следует, что количество вещества $P_2O_5$ в 6 раз меньше количества вещества $NaOH$:

$n(P_2O_5) = \frac{1}{6} n(NaOH) = \frac{0.6 \text{ моль}}{6} = 0.1 \text{ моль}$

4. Весь фосфор из исходного чистого фосфата кальция $Ca_3(PO_4)_2$ перешел в оксид $P_2O_5$. Определим количество вещества чистого $Ca_3(PO_4)_2$.

В одной формульной единице $Ca_3(PO_4)_2$ содержится 2 атома фосфора. В одной молекуле $P_2O_5$ также содержится 2 атома фосфора. Это означает, что из 1 моль $Ca_3(PO_4)_2$ образуется 1 моль $P_2O_5$.

Следовательно, количество вещества чистого фосфата кальция равно количеству вещества оксида фосфора(V):

$n(\text{чист. } Ca_3(PO_4)_2) = n(P_2O_5) = 0.1 \text{ моль}$

5. Рассчитаем массу чистого фосфата кальция, содержавшегося в техническом образце.

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

Масса чистого фосфата кальция:

$m(\text{чист. } Ca_3(PO_4)_2) = n(\text{чист. } Ca_3(PO_4)_2) \cdot M(Ca_3(PO_4)_2) = 0.1 \text{ моль} \cdot 310 \text{ г/моль} = 31 \text{ г}$

6. Найдем массу примесей в исходном образце.

Масса примесей равна разности массы технического образца и массы чистого вещества:

$m(\text{примесей}) = m(\text{техн. } Ca_3(PO_4)_2) - m(\text{чист. } Ca_3(PO_4)_2) = 33 \text{ г} - 31 \text{ г} = 2 \text{ г}$

Ответ: масса примесей в исходном образце фосфата кальция составляет 2 г.