Номер 2, страница 53, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 2. Какова массовая доля фосфорной кислоты в растворе, полученном при растворении в 200 см³ воды продукта полного окисления 24,8 г фосфора?

Ответ: $\omega(\text{H}_3\text{PO}_4) = 11,5\%$.

Дано:

$m(P) = 24,8$ г

$V(H₂O) = 200$ см³

Перевод в СИ:

$m(P) = 0,0248$ кг

$V(H₂O) = 200 \text{ см³} = 200 \cdot (10^{-2} \text{ м})^3 = 2 \cdot 10^{-4}$ м³

Найти:

$ω(H₃PO₄)$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнения химических реакций, которые описывают данный процесс. Сначала фосфор подвергается полному окислению до оксида фосфора(V):

$4P + 5O₂ → 2P₂O₅$

Затем полученный оксид фосфора(V) реагирует с водой, образуя фосфорную кислоту:

$P₂O₅ + 3H₂o → 2H₃PO₄$

2. Рассчитаем количество вещества (в молях) исходного фосфора. Молярная масса фосфора $M(P)$ составляет примерно 31 г/моль.

$n(P) = \frac{m(P)}{M(P)} = \frac{24,8 \text{ г}}{31 \text{ г/моль}} = 0,8 \text{ моль}$

3. Определим количество вещества фосфорной кислоты, которая образуется в результате. Согласно уравнениям реакций, из 4 моль атомов фосфора ($4P$) в конечном счете образуется 4 моль молекул фосфорной кислоты ($2P₂O₅$, которые затем дают $4H₃PO₄$). Таким образом, мольное соотношение между исходным фосфором и конечной фосфорной кислотой составляет 1:1.

$n(H₃PO₄) = n(P) = 0,8 \text{ моль}$

4. Рассчитаем массу образовавшейся фосфорной кислоты ($H₃PO₄$). Ее молярная масса $M(H₃PO₄) = 3 \cdot 1 + 31 + 4 \cdot 16 = 98$ г/моль.

$m(H₃PO₄) = n(H₃PO₄) \cdot M(H₃PO₄) = 0,8 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 78,4 \text{ г}$

5. Для расчета массовой доли необходимо знать массу всего раствора. Масса раствора равна сумме масс исходных компонентов, которые были смешаны, то есть массы оксида фосфора(V) и массы воды. Сначала найдем массу оксида фосфора(V). Из первого уравнения $n(P₂O₅) = \frac{1}{2} n(P) = 0,4$ моль. Молярная масса $M(P₂O₅) = 2 \cdot 31 + 5 \cdot 16 = 142$ г/моль.

$m(P₂O₅) = n(P₂O₅) \cdot M(P₂O₅) = 0,4 \text{ моль} \cdot 142 \text{ г/моль} = 56,8 \text{ г}$

6. Масса воды, приняв ее плотность $ρ(H₂O)$ за 1 г/см³, составляет:

$m(H₂O) = V(H₂O) \cdot ρ(H₂O) = 200 \text{ см³} \cdot 1 \text{ г/см³} = 200 \text{ г}$

Тогда масса конечного раствора:

$m_{раствора} = m(P₂O₅) + m(H₂O) = 56,8 \text{ г} + 200 \text{ г} = 256,8 \text{ г}$

7. Наконец, рассчитаем массовую долю фосфорной кислоты в полученном растворе:

$ω(H₃PO₄) = \frac{m(H₃PO₄)}{m_{раствора}} \cdot 100\% = \frac{78,4 \text{ г}}{256,8 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 30,53\%$

Округляя до десятых, получаем 30,5%. (Ответ, указанный в задании, 11,5%, является неверным).

Ответ: массовая доля фосфорной кислоты в растворе составляет приблизительно 30,5%.