Question

Оксид фосфора (V) массой 8,52г растворили в 245г раствора фосфорной кислоты с массовой долей фосфорной кислоты 8%. Для нейтрализации полученного раствора добавили 30,77г насыщенного раствора гидроксида натрия (растворимость 108.7г в 100г воды). Найти массовые доли веществ в полученном растворе

Answer 1

Дано:

m(P₂O₅) = 8,52 гр

m(р-ра H₃PO₄) = 245 гр

ω(H₃PO₄) = 8%

m(NaOH) = 30,77 гр

m(H₂O) = 108,7 гр

--------------------------------------------

Найти:

ω(Na₃PO₄) - ?

Решение:

1) Для начала мы напишем уравнение реакций у оксид фосфора (V) при  добавлений воды, следовательно мы получаем вещество у фосфорной кислоты:

P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄ (1)

2) Для начало мы найдем количество вещества у оксида фосфора (V), а потом у фосфорной кислоты:

M(P₂O₅) = 31×2 + 16×5 = 62 + 80 = 142 гр/моль

n(P₂O₅) = m(P₂O₅)/M(P₂O₅) = 8,52 гр / 142 гр/моль = 0,06 моль ⇒ n₁(H₃PO₄) = n(P₂O₅) = 0,06 моль

3) Теперь мы находим массу фосфорной кислоты, а потом у количества вещества:

m(H₃PO₄) = m(р-ра H₃PO₄)×ω(H₃PO₄)/100% = 245 гр × 8%/100% = 245 гр × 0,08 = 19,6 гр

M(H₃PO₄) = 1×3 + 31 + 16×4 = 3 + 31 + 64 = 98 гр/моль

n₂(H₃PO₄) = m(H₃PO₄)/M(H₃PO₄) = 19,6 гр / 98 гр/моль = 0,2 моль

4) Теперь находим общее количество вещества у фосфорной кислоты:

n(H₃PO₄) = n₁(H₃PO₄) + n₂(H₃PO₄) = 0,06 моль + 0,2 моль = 0,26 моль

5) Теперь находим количество вещества у гидроксида натрия:

M(NaOH) = 23+16+1 = 40 гр/моль

n(NaOH) = m(NaOH)/M(NaOH) = 30,77 гр / 40 гр/моль = 0,76925 моль ≈ 0,77 моль

6) Теперь мы для запишем уравнение полной нейтрализации, но нам не известно его коэффициенты, следовательно мы находим соотношения у гидроксида натрия и у фосфорной кислоты, именно так мы найдем коэффициенты у реакций, а потом мы запишем реакцию для полной нейтрализаций:

xNaOH + yH₃PO₄ → соль + H₂O - уравнение реакций у NaOH и полной нейтрализаций

x : y = n(NaOH) : n(H₃PO₄) = 0,77 моль : 0,26 моль ≈ 3:1

Следовательно мы получаем вот такое уравнение реакций про нейтрализаций:

3NaOH + H₃PO₄ → Na₃PO₄ + H₂O

7) Далее мы находим массу раствора у фосфата натрия:

m(р-ра Na₃PO₄) = m(P₂O₅) + m(р-ра H₃PO₄) + m(H₂O) = 8,52 гр + 245 гр + 108,7 гр = 362,22 гр

8) Теперь находим массу у фосфата натрия из уравнение реакций:

M(Na₃PO₄) = 23×3 + 31 + 16×4 = 69 + 31 + 64 = 164 гр/моль

n(Na₃PO₄) = n(H₃PO₄) = 0,26 моль

m(Na₃PO₄) = n(Na₃PO₄)×M(Na₃PO₄) = 0,26 моль × 164 гр/моль = 42,64 гр

9) Теперь находим массовую долю у фосфата натрия:

ω(Na₃PO₄) = m(Na₃PO₄)/m(р-ра Na₃PO₄) × 100% = 42,64 гр / 362,22 гр × 100% ≈ 0,1177 × 100% ≈ 11,77% ≈ 11,8%

Ответ: ω(Na₃PO₄) = 11,8%

Answer 2

Давайте рассмотрим эту задачу поэтапно.

1. Сначала найдем количество моль вещества в оксиде фосфора (V). Для этого нужно разделить массу на молярную массу. Молярная масса оксида фосфора (V) равна 141,95 г/моль.

   Количество моль оксида фосфора = масса / молярная масса Количество моль оксида фосфора = 8,52 г / 141,95 г/моль ≈ 0,060 моль

2. Теперь определим количество моль фосфорной кислоты в растворе. Массовая доля фосфорной кислоты в растворе составляет 8%, что означает, что в 100 г раствора содержится 8 г фосфорной кислоты.

   Масса фосфорной кислоты в растворе = масса раствора × массовая доля Масса фосфорной кислоты в растворе = 245 г × 0,08 = 19,6 г

   Теперь определим количество моль фосфорной кислоты в растворе. Молярная масса фосфорной кислоты (H3PO4) равна 98 г/моль.

   Количество моль фосфорной кислоты = масса / молярная масса Количество моль фосфорной кислоты = 19,6 г / 98 г/моль = 0,2 моль

3. Теперь найдем количество моль гидроксида натрия, добавленного для нейтрализации. Масса гидроксида натрия равна 30,77 г.

   Количество моль гидроксида натрия = масса / молярная масса Количество моль гидроксида натрия = 30,77 г / (40 г/моль + 16 г/моль + 1 г/моль) = 0,83 моль

4. Рассмотрим нейтральную реакцию между фосфорной кислотой и гидроксидом натрия:

   H3PO4 + 3NaOH -> Na3PO4 + 3H2O

   Один моль фосфорной кислоты реагирует с тремя молями гидроксида натрия. Таким образом, для нейтрализации 0,2 моль фосфорной кислоты потребуется 0,2 моль × 3 = 0,6 моль гидроксида натрия. Ваш раствор содержит 0,83 моль гидроксида натрия, что больше, чем необходимо для нейтрализации.

5. Избыток гидроксида натрия будет оставаться в растворе после нейтрализации. Рассчитаем массу избыточного гидроксида натрия:

   Масса избыточного NaOH = (0,83 моль - 0,6 моль) × (40 г/моль + 16 г/моль + 1 г/моль) = 9,87 г

6. Теперь мы можем определить массовые доли веществ в полученном растворе:

   • Масса фосфорной кислоты: 19,6 г
   • Масса избыточного гидроксида натрия: 9,87 г
   • Масса оксида фосфора (V): 8,52 г

   Общая масса раствора = 19,6 г + 9,87 г + 8,52 г = 38,99 г

   Массовая доля фосфорной кислоты = (19,6 г / 38,99 г) × 100% ≈ 50,26% Массовая доля избыточного гидроксида натрия = (9,87 г / 38,99 г) × 100% ≈ 25,33% Массовая доля оксида фосфора (V) = (8,52 г / 38,99 г) × 100% ≈ 21,81%

Таким образом, в полученном растворе массовые доли веществ составляют примерно 50,26% фосфорной кислоты, 25,33% избыточного гидроксида натрия и 21,81% оксида фосфора (V).