Номер 51, 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 51, страница 82.

Условие.

51. Чему равна массовая доля $H_3PO_4$ в растворе, полученном при растворении в воде объёмом 100 мл $P_2O_5$ массой 7,1 г?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(P_2O_5) = 7,1 \text{ г}$

$V(H_2O) = 100 \text{ мл}$

Для расчетов нам понадобится масса воды. Примем плотность воды $\rho(H_2O)$ равной $1 \text{ г/мл}$.

$m(H_2O) = V(H_2O) \cdot \rho(H_2O) = 100 \text{ мл} \cdot 1 \text{ г/мл} = 100 \text{ г}$

Найти:

$\omega(H_3PO_4) - ?$

Решение:

1. При растворении оксида фосфора(V) в воде происходит химическая реакция с образованием фосфорной (ортофосфорной) кислоты. Запишем уравнение этой реакции:

$P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

2. Массовая доля растворенного вещества ($\omega$) определяется как отношение массы растворенного вещества к массе всего раствора. В нашем случае растворенным веществом является фосфорная кислота, образовавшаяся в ходе реакции.

$\omega(H_3PO_4) = \frac{m(H_3PO_4)}{m(\text{раствора})}$

3. Найдем массу конечного раствора. Согласно закону сохранения массы, масса раствора равна сумме масс исходных реагентов:

$m(\text{раствора}) = m(P_2O_5) + m(H_2O)$

$m(\text{раствора}) = 7,1 \text{ г} + 100 \text{ г} = 107,1 \text{ г}$

4. Далее рассчитаем массу образовавшейся фосфорной кислоты $m(H_3PO_4)$. Для этого сначала найдем количество вещества (моль) исходного оксида фосфора(V).

Молярная масса оксида фосфора(V):

$M(P_2O_5) = 2 \cdot A_r(P) + 5 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 31 + 5 \cdot 16 = 142 \text{ г/моль}$

Количество вещества оксида фосфора(V):

$n(P_2O_5) = \frac{m(P_2O_5)}{M(P_2O_5)} = \frac{7,1 \text{ г}}{142 \text{ г/моль}} = 0,05 \text{ моль}$

5. Используя уравнение реакции, определим количество вещества фосфорной кислоты. Из стехиометрических коэффициентов видно, что из 1 моль $P_2O_5$ образуется 2 моль $H_3PO_4$.

$n(H_3PO_4) = 2 \cdot n(P_2O_5) = 2 \cdot 0,05 \text{ моль} = 0,1 \text{ моль}$

6. Теперь найдем массу фосфорной кислоты, зная ее количество вещества и молярную массу.

Молярная масса фосфорной кислоты:

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

Масса образовавшейся фосфорной кислоты:

$m(H_3PO_4) = n(H_3PO_4) \cdot M(H_3PO_4) = 0,1 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 9,8 \text{ г}$

7. На последнем этапе рассчитаем массовую долю фосфорной кислоты в полученном растворе.

$\omega(H_3PO_4) = \frac{m(H_3PO_4)}{m(\text{раствора})} = \frac{9,8 \text{ г}}{107,1 \text{ г}} \approx 0,0915$

Для выражения в процентах, умножим результат на 100%:

$\omega(H_3PO_4) \approx 0,0915 \cdot 100\% = 9,15\%$

Ответ: массовая доля фосфорной кислоты в растворе составляет $9,15\%$.