Номер 52, страница 82 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 8. Азот, фосфор и их соединения - номер 52, страница 82.

Условие.

52. Рассчитайте массу осадка, полученного при взаимодействии растворов, содержащих 102 г нитрата серебра и 63,3 г фосфата калия. Какое вещество останется в избытке? Рассчитайте массу этого избытка.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(AgNO_3) = 102 \ г$

$m(K_3PO_4) = 63,3 \ г$

Найти:

$m(осадка) - ?$

Вещество в избытке - $?$

$m(избытка) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции между нитратом серебра и фосфатом калия. Это реакция ионного обмена, в ходе которой образуется нерастворимый в воде осадок — фосфат серебра(I):

$3AgNO_3 + K_3PO_4 \rightarrow Ag_3PO_4 \downarrow + 3KNO_3$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, используя относительные атомные массы из периодической таблицы (округляем до целых, Ag ≈ 108):

$M(AgNO_3) = 108 + 14 + 3 \cdot 16 = 170 \ г/моль$

$M(K_3PO_4) = 3 \cdot 39 + 31 + 4 \cdot 16 = 117 + 31 + 64 = 212 \ г/моль$

$M(Ag_3PO_4) = 3 \cdot 108 + 31 + 4 \cdot 16 = 324 + 31 + 64 = 419 \ г/моль$

3. Найдем количество вещества (в молях) для каждого исходного реагента по формуле $\nu = \frac{m}{M}$:

$\nu(AgNO_3) = \frac{102 \ г}{170 \ г/моль} = 0,6 \ моль$

$\nu(K_3PO_4) = \frac{63,3 \ г}{212 \ г/моль} \approx 0,2986 \ моль$. Для удобства расчетов округлим до $0,3 \ моль$.

4. Определим, какое из веществ находится в недостатке (лимитирующий реагент), а какое — в избытке. Согласно уравнению реакции, мольное соотношение реагентов составляет $\nu(AgNO_3) : \nu(K_3PO_4) = 3:1$.

Рассчитаем, какое количество фосфата калия теоретически необходимо для реакции с $0,6 \ моль$ нитрата серебра:

$\nu_{теор}(K_3PO_4) = \frac{1}{3} \cdot \nu(AgNO_3) = \frac{1}{3} \cdot 0,6 \ моль = 0,2 \ моль$

Сравним теоретически необходимое количество фосфата калия с имеющимся: $0,2 \ моль \ (требуется) < 0,3 \ моль \ (имеется)$.

Это означает, что фосфат калия ($K_3PO_4$) находится в избытке, а нитрат серебра ($AgNO_3$) — в недостатке. Все дальнейшие расчеты продукции реакции ведем по веществу в недостатке.

Рассчитайте массу осадка, полученного при взаимодействии растворов

Расчет массы осадка ($Ag_3PO_4$) производим по лимитирующему реагенту ($AgNO_3$). По уравнению реакции из 3 моль $AgNO_3$ образуется 1 моль $Ag_3PO_4$.

Находим количество вещества образовавшегося осадка:

$\nu(Ag_3PO_4) = \frac{1}{3} \cdot \nu(AgNO_3) = \frac{1}{3} \cdot 0,6 \ моль = 0,2 \ моль$

Теперь находим массу осадка:

$m(Ag_3PO_4) = \nu(Ag_3PO_4) \cdot M(Ag_3PO_4) = 0,2 \ моль \cdot 419 \ г/моль = 83,8 \ г$

Ответ: масса полученного осадка составляет 83,8 г.

Какое вещество останется в избытке? Рассчитайте массу этого избытка.

Вещество, которое останется в избытке, — это фосфат калия ($K_3PO_4$).

Рассчитаем количество вещества $K_3PO_4$, которое осталось после реакции. Для этого из исходного количества вычтем то количество, что вступило в реакцию (0,2 моль):

$\nu_{изб.}(K_3PO_4) = \nu_{исх.}(K_3PO_4) - \nu_{реаг.}(K_3PO_4) = 0,3 \ моль - 0,2 \ моль = 0,1 \ моль$

Рассчитаем массу этого избытка:

$m_{изб.}(K_3PO_4) = \nu_{изб.}(K_3PO_4) \cdot M(K_3PO_4) = 0,1 \ моль \cdot 212 \ г/моль = 21,2 \ г$

Ответ: в избытке останется фосфат калия ($K_3PO_4$) массой 21,2 г.