Номер 7, страница 55, часть 1 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 7. Смешали растворы, содержащие 22 г хлорида кальция и 15 г фосфорной кислоты. Найдите массу выпавшего осадка.

Ответ: 20,7 г

Дано:

Масса хлорида кальция $m(CaCl_2) = 22$ г

Масса фосфорной кислоты $m(H_3PO_4) = 15$ г

Найти:

Массу выпавшего осадка $m(\text{осадка})$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции между хлоридом кальция и фосфорной кислотой. В результате реакции обмена образуется нерастворимый фосфат кальция (осадок) и соляная кислота.

$3CaCl_2 + 2H_3PO_4 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2 \downarrow + 6HCl$

2. Рассчитаем молярные массы реагентов и продукта (осадка), используя округленные значения атомных масс из таблицы Менделеева: $Ar(Ca)=40$, $Ar(Cl)=35.5$, $Ar(H)=1$, $Ar(P)=31$, $Ar(O)=16$.

Молярная масса хлорида кальция $CaCl_2$:

$M(CaCl_2) = 40 + 2 \cdot 35.5 = 111$ г/моль.

Молярная масса фосфорной кислоты $H_3PO_4$:

$M(H_3PO_4) = 3 \cdot 1 + 31 + 4 \cdot 16 = 98$ г/моль.

Молярная масса фосфата кальция $Ca_3(PO_4)_2$:

$M(Ca_3(PO_4)_2) = 3 \cdot 40 + 2 \cdot (31 + 4 \cdot 16) = 120 + 2 \cdot 95 = 310$ г/моль.

3. Найдем количество вещества (число моль) для каждого из исходных веществ.

Количество вещества хлорида кальция:

$n(CaCl_2) = \frac{m(CaCl_2)}{M(CaCl_2)} = \frac{22 \text{ г}}{111 \text{ г/моль}} \approx 0.198$ моль.

Количество вещества фосфорной кислоты:

$n(H_3PO_4) = \frac{m(H_3PO_4)}{M(H_3PO_4)} = \frac{15 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} \approx 0.153$ моль.

4. Определим, какое из веществ находится в недостатке (является лимитирующим реагентом). Расчет продукта ведется по веществу в недостатке. Согласно уравнению реакции, на 3 моль $CaCl_2$ требуется 2 моль $H_3PO_4$.

Рассчитаем, какое количество фосфорной кислоты теоретически необходимо для реакции с 0.198 моль хлорида кальция:

$n_{теор}(H_3PO_4) = n(CaCl_2) \cdot \frac{2}{3} = 0.198 \text{ моль} \cdot \frac{2}{3} \approx 0.132$ моль.

По условию, у нас есть 0.153 моль фосфорной кислоты, что больше, чем требуется для реакции (0.153 > 0.132). Следовательно, фосфорная кислота находится в избытке, а хлорид кальция — в недостатке. Дальнейший расчет ведем по хлориду кальция.

5. Рассчитаем количество вещества образовавшегося осадка $Ca_3(PO_4)_2$. По уравнению реакции, из 3 моль $CaCl_2$ образуется 1 моль $Ca_3(PO_4)_2$.

$n(Ca_3(PO_4)_2) = \frac{n(CaCl_2)}{3} = \frac{0.198 \text{ моль}}{3} = 0.066$ моль.

6. Найдем массу выпавшего осадка.

$m(Ca_3(PO_4)_2) = n(Ca_3(PO_4)_2) \cdot M(Ca_3(PO_4)_2) = 0.066 \text{ моль} \cdot 310 \text{ г/моль} = 20.46$ г.

Примечание: Расхождение с ответом (20.7 г) может быть связано с округлением исходных данных или атомных масс в задачнике. Например, если при составлении задачи молярную массу $CaCl_2$ округлили до 110 г/моль (считая $Ar(Cl)=35$), то расчет дает:

$n(CaCl_2) = \frac{22}{110} = 0.2$ моль.

$n(H_3PO_4) = \frac{15}{98} \approx 0.153$ моль. $CaCl_2$ все еще в недостатке.

$n(Ca_3(PO_4)_2) = \frac{0.2}{3}$ моль.

$m(Ca_3(PO_4)_2) = \frac{0.2}{3} \cdot 310 = \frac{62}{3} \approx 20.67$ г, что при округлении до десятых дает 20.7 г. Проведенный точный расчет дает 20.46 г. Будем считать это значение правильным результатом, полученным из данных задачи.

Ответ: масса выпавшего осадка составляет 20.46 г.