Номер 49, 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 49, страница 82.

Условие.

49. Определите, какая масса гидроксида калия ($KOH$) должна прореагировать с раствором, содержащим 29,4 г фосфорной кислоты ($H_3PO_4$), чтобы в результате реакции образовался:

а) дигидрофосфат калия ($KH_2PO_4$);

б) гидрофосфат калия ($K_2HPO_4$);

в) фосфат калия ($K_3PO_4$).

Решение.

Решение 2.

Дано

$m(H_3PO_4) = 29,4 \space г$

Перевод в СИ: $m(H_3PO_4) = 0,0294 \space кг$

Найти:

а) $m_{a}(KOH) - ?$

б) $m_{б}(KOH) - ?$

в) $m_{в}(KOH) - ?$

Решение

Реакция фосфорной кислоты ($H_3PO_4$) с гидроксидом калия ($KOH$) является реакцией нейтрализации. В зависимости от молярного соотношения реагентов могут образовываться три типа солей: кислые (дигидрофосфат и гидрофосфат) и средняя (фосфат).

1. Найдем молярные массы фосфорной кислоты и гидроксида калия.

Молярная масса фосфорной кислоты ($H_3PO_4$):
$M(H_3PO_4) = 3 \cdot Ar(H) + Ar(P) + 4 \cdot Ar(O) = 3 \cdot 1 + 31 + 4 \cdot 16 = 98 \space г/моль$.

Молярная масса гидроксида калия ($KOH$):
$M(KOH) = Ar(K) + Ar(O) + Ar(H) = 39 + 16 + 1 = 56 \space г/моль$.

2. Вычислим количество вещества (число молей) фосфорной кислоты в растворе.

$\nu(H_3PO_4) = \frac{m(H_3PO_4)}{M(H_3PO_4)} = \frac{29,4 \space г}{98 \space г/моль} = 0,3 \space моль$.

Теперь рассмотрим каждый случай отдельно.

а) дигидрофосфат калия:

Для образования дигидрофосфата калия ($KH_2PO_4$) кислота и щелочь должны реагировать в молярном соотношении 1:1.

Уравнение реакции:

$KOH + H_3PO_4 \rightarrow KH_2PO_4 + H_2O$

Из уравнения следует, что $\nu(KOH) : \nu(H_3PO_4) = 1:1$.

Следовательно, количество вещества гидроксида калия равно количеству вещества фосфорной кислоты:

$\nu(KOH) = \nu(H_3PO_4) = 0,3 \space моль$.

Найдем массу гидроксида калия, необходимую для этой реакции:

$m_a(KOH) = \nu(KOH) \cdot M(KOH) = 0,3 \space моль \cdot 56 \space г/моль = 16,8 \space г$.

Ответ: для образования дигидрофосфата калия потребуется 16,8 г гидроксида калия.

б) гидрофосфат калия:

Для образования гидрофосфата калия ($K_2HPO_4$) кислота и щелочь должны реагировать в молярном соотношении 1:2.

Уравнение реакции:

$2KOH + H_3PO_4 \rightarrow K_2HPO_4 + 2H_2O$

Из уравнения следует, что $\nu(KOH) : \nu(H_3PO_4) = 2:1$.

Следовательно, количество вещества гидроксида калия в два раза больше количества вещества фосфорной кислоты:

$\nu(KOH) = 2 \cdot \nu(H_3PO_4) = 2 \cdot 0,3 \space моль = 0,6 \space моль$.

Найдем массу гидроксида калия, необходимую для этой реакции:

$m_б(KOH) = \nu(KOH) \cdot M(KOH) = 0,6 \space моль \cdot 56 \space г/моль = 33,6 \space г$.

Ответ: для образования гидрофосфата калия потребуется 33,6 г гидроксида калия.

в) фосфат калия.

Для образования средней соли, фосфата калия ($K_3PO_4$), кислота и щелочь должны реагировать в молярном соотношении 1:3.

Уравнение реакции:

$3KOH + H_3PO_4 \rightarrow K_3PO_4 + 3H_2O$

Из уравнения следует, что $\nu(KOH) : \nu(H_3PO_4) = 3:1$.

Следовательно, количество вещества гидроксида калия в три раза больше количества вещества фосфорной кислоты:

$\nu(KOH) = 3 \cdot \nu(H_3PO_4) = 3 \cdot 0,3 \space моль = 0,9 \space моль$.

Найдем массу гидроксида калия, необходимую для этой реакции:

$m_в(KOH) = \nu(KOH) \cdot M(KOH) = 0,9 \space моль \cdot 56 \space г/моль = 50,4 \space г$.

Ответ: для образования фосфата калия потребуется 50,4 г гидроксида калия.