Номер 9, страница 84 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Проверьте себя. 8. Азот, фосфор и их соединения - номер 9, страница 84.

Условие.

9. При взаимодействии 42,6 г фосфорного ангидрида и 400 г 15 %-ного раствора гидроксида натрия образуется

1) фосфат натрия

2) гидрофосфат натрия

3) смесь фосфата и гидрофосфата натрия

4) смесь гидро- и дигидрофосфата натрия

Решение.

Решение 2.

Дано

$m(P_2O_5) = 42.6 \text{ г}$
$m(\text{р-ра } NaOH) = 400 \text{ г}$
$\omega(NaOH) = 15\% = 0.15$

Найти:

Продукт(ы) реакции - ?

Решение

Взаимодействие фосфорного ангидрида ($P_2O_5$), который является кислотным оксидом, с гидроксидом натрия ($NaOH$), который является щелочью, может приводить к образованию различных солей (средней или кислых) в зависимости от мольного соотношения реагентов.

Возможные уравнения реакций:

1. При соотношении $n(NaOH) / n(P_2O_5) = 6:1$ образуется средняя соль — фосфат натрия:

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

2. При соотношении $n(NaOH) / n(P_2O_5) = 4:1$ образуется кислая соль — гидрофосфат натрия:

$P_2O_5 + 4NaOH \rightarrow 2Na_2HPO_4 + H_2O$

3. При соотношении $n(NaOH) / n(P_2O_5) = 2:1$ образуется кислая соль — дигидрофосфат натрия:

$P_2O_5 + 2NaOH + H_2O \rightarrow 2NaH_2PO_4$

Чтобы определить, какой продукт или смесь продуктов образуется в данном случае, необходимо рассчитать количество вещества (в молях) каждого из реагентов.

1. Найдем массу чистого гидроксида натрия в 400 г 15%-ного раствора:

$m(NaOH) = m(\text{р-ра}) \times \omega(NaOH) = 400 \text{ г} \times 0.15 = 60 \text{ г}$

2. Рассчитаем молярные массы реагентов, используя периодическую таблицу химических элементов:

$M(P_2O_5) = 2 \times 31 + 5 \times 16 = 62 + 80 = 142 \text{ г/моль}$

$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$

3. Вычислим количество вещества (в молях) для каждого реагента по формуле $n = m/M$:

$n(P_2O_5) = \frac{m(P_2O_5)}{M(P_2O_5)} = \frac{42.6 \text{ г}}{142 \text{ г/моль}} = 0.3 \text{ моль}$

$n(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{60 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 1.5 \text{ моль}$

4. Определим фактическое мольное соотношение реагентов:

$\frac{n(NaOH)}{n(P_2O_5)} = \frac{1.5 \text{ моль}}{0.3 \text{ моль}} = 5$

5. Сравним полученное соотношение со стехиометрическими соотношениями из уравнений реакций.

Полученное соотношение равно 5. Это значение находится в интервале между 4 и 6: $4 < 5 < 6$.

Это означает, что количество гидроксида натрия является избыточным для образования только гидрофосфата натрия (для которого требуется соотношение 4), но недостаточным для полного превращения в фосфат натрия (для которого требуется соотношение 6). Следовательно, в результате реакции образуется смесь двух солей: гидрофосфата натрия ($Na_2HPO_4$) и фосфата натрия ($Na_3PO_4$).

Процесс можно представить как две последовательные реакции: сначала весь оксид фосфора реагирует с образованием гидрофосфата, а затем избыток щелочи реагирует с образовавшимся гидрофосфатом, превращая его в фосфат.

Ответ: 3) смесь фосфата и гидрофосфата натрия