Question

Для полного разложения некоторого количества гашеной извести потребовалось 81кДж теплоты. Полученная негашеная извести была растворена в 147г 10%-ного раствора фосфорной кислоты. Рассчитайте массовую долю образовавшейся при этом соли. Тепловой эффект реакции разложения гашеной извести составляет 108кДж/моль.

Answer 1

Разложение гашеной извести: $CaO + H_2O = Ca(OH)_2$

Если тепловой эффект разложения гашеной извести составляет 108кДж/моль, а по условию было использовано 81 кДж, то в реакцию вступило 0,75 моль гашеной извести и было получено 0,75 моль СаО и 0,75 моль воды (что равно 18*0,75=13,5 г $H_2O$)

В следующую реакцию - реакцию взаимодействия негашеной извести СаО с раствором фосфорной кислоты: $3 CaO + 2 H_3PO_4 = Ca_3(PO_4)_2 + 3 H_2O$ вступило 0,1*147=14,7 г фосфорной кислоты $H_3PO_4$.

Молярная масса фосфорной кислоты $M(H_3PO_4)=3+31+64=98$ г/моль .

Тогда в реакцию вступило $n=\frac{14,7}{98}=0,15$ моль фосфорной кислоты и 0,225 моль негашеной извести и получилось 0,075 моль фосфата кальция.

При этом в растворе осталось 0,75-0,225=0,525 моль или 0,525*56 =29,4г СаО, а также 13,5 + 147*0,9 =145,8 г воды.

Молярная масса фосфата кальция $M(Ca_3(PO_4)_2)= 3 \cdot 40+2 \cdot (31+4 \cdot 16)=310$г/моль

Тогда масса получившейся соли $m(Ca_3PO_4)_2) =0,075 \cdot 310=23,25$ г.

Масса раствора равна 23,25+145,8 + 29,4 = 198,45 г,

а массовая доля соли составляет $\frac{23,25}{198,45}=12$%

Answer 2

Для решения данной задачи нам необходимо рассмотреть реакцию разложения гашеной извести (Ca(OH)2) и реакцию образования соли, а также использовать законы сохранения массы и энергии.

1. Реакция разложения гашеной извести: Ca(OH)2 → CaO + H2O

Тепловой эффект данной реакции составляет 108 кДж/моль. Теплота, выделенная при полном разложении гашеной извести, равна 81 кДж. Так как реакция разложения происходит в соответствии с уравнением реакции 1 моль Ca(OH)2 -> 1 моль CaO + 1 моль H2O, то количество молей Ca(OH)2 можно найти по формуле:

Теплота реакции (кДж) = Тепловой эффект (кДж/моль) × количество молей реагента (моль)

81 кДж = 108 кДж/моль × количество молей Ca(OH)2 Количество молей Ca(OH)2 = 81 кДж / 108 кДж/моль = 0.75 моль

2. Реакция образования соли: CaO + H3PO4 → Ca(H2PO4)2 + H2O

Масса раствора фосфорной кислоты равна 147 г, и он содержит 10% (массовую долю) фосфорной кислоты. Таким образом, количество фосфорной кислоты в растворе можно рассчитать по формуле:

Масса фосфорной кислоты (г) = Масса раствора фосфорной кислоты (г) × Массовая доля фосфорной кислоты (%)

Масса фосфорной кислоты = 147 г × 10% = 14.7 г

3. Рассчитаем количество молей фосфорной кислоты, зная её молярную массу. Молярная масса H3PO4 равна: 1 × Масса H + 3 × Масса P + 4 × Масса O = 1.01 г/моль + 3 × 30.97 г/моль + 4 × 16.00 г/моль ≈ 98.00 г/моль

Количество молей фосфорной кислоты = Масса фосфорной кислоты (г) / Молярная масса H3PO4 (г/моль) Количество молей фосфорной кислоты = 14.7 г / 98.00 г/моль ≈ 0.15 моль

4. Так как реакция образования соли происходит в соответствии с уравнением реакции 1 моль Ca(OH)2 -> 1 моль Ca(H2PO4)2, количество молей Ca(H2PO4)2 равно количеству молей фосфорной кислоты, образовавшейся при реакции разложения гашеной извести.

Количество молей Ca(H2PO4)2 = 0.15 моль

5. Найдем массу образовавшейся соли, зная её молярную массу. Молярная масса Ca(H2PO4)2 равна: 1 × Масса Ca + 2 × Масса H + 1 × Масса P + 4 × Масса O = 40.08 г/моль + 2 × 1.01 г/моль + 1 × 30.97 г/моль + 4 × 16.00 г/моль ≈ 134.08 г/моль

Масса соли = Количество молей Ca(H2PO4)2 (моль) × Молярная масса Ca(H2PO4)2 (г/моль) Масса соли = 0.15 моль × 134.08 г/моль ≈ 20.11 г

6. Наконец, рассчитаем массовую долю соли в растворе, используя массу соли и массу раствора:

Массовая доля соли (%) = (Масса соли (г) / Масса раствора (г)) × 100% Массовая доля соли = (20.11 г / 147 г) × 100% ≈ 13.67%

Таким образом, массовая доля образовавшейся соли составляет около 13.67%.