Question

Оксид, образовавшийся при сжигании 9,3 г фосфора в 22,4 л (н.у) кислорода, растворили в 100 мл дистиллированной воды. Вычислите массовую долю получившегося раствора ортофосфорной кислоты

Answer 1

Дано
m(P) = 9.3 g
V(O2) = 22.4  L
V(H2O) = 100 mL
-------------------------
W(H3PO4)-?
M(P) = 31 g/mol
n(P) = m/M = 9.3 / 31 = 0.3 mol
n(O2) = V(O2) / Vm = 22.4 / 22.4 = 1 mol
n(P)<n(O2)
M(P2O5) = 142 g/mol

4P+5O2-->2P2O5
4n(P) = 2n(P2O5)
n(P2O5) = 2*0.3 / 4 = 0.15 mol

P2O5+3H2O-->2H3PO4
n(P2O5) = 2n(H3PO4)
n(H3PO4) = 2*0.15 = 0.3 mol
M(H3PO4) = 98 g/mol
m(H3PO4) = n*M = 0.3 * 98 = 29.4 g
m(H2O) = p(H2O)*V(H2O) =1*100 = 100 g
W(H3PO4) = m(H3PO4) / ( m(H3PO4) + m(H2O) ) * 100% = 22.72 %
ответ 22.72%

Answer 2

Для вычисления массовой доли ортофосфорной кислоты (H3PO4) в получившемся растворе, нужно сначала определить количество ортофосфорной кислоты, которое образовалось при реакции.

Из уравнения реакции сгорания фосфора и кислорода:

4P + 5O2 -> 2P2O5

Можем увидеть, что 4 молекулы фосфора реагируют с 5 молекулами кислорода, образуя 2 молекулы диметафосфата (P2O5). Масса одной молекулы P2O5 равна 141,94 г/моль.

Сначала определим количество молекул P2O5, которые образовались при сжигании 9,3 г фосфора:

Масса P2O5 = (масса фосфора * коэффициент пересчета) / (молярная масса P2O5) Масса P2O5 = (9,3 г * 2 моль P2O5 / 4 моль P) / 141,94 г/моль Масса P2O5 = 0,06585 моль

Теперь рассмотрим реакцию образования ортофосфорной кислоты из P2O5 и воды:

P2O5 + 3H2O -> 2H3PO4

Масса одной молекулы H3PO4 равна 98,00 г/моль.

Количество молекул H3PO4 = 2 * количество молекул P2O5 (согласно уравнению реакции).

Количество молекул H3PO4 = 2 * 0,06585 моль = 0,1317 моль

Теперь вычислим массу H3PO4:

Масса H3PO4 = количество молекул H3PO4 * молярная масса H3PO4 Масса H3PO4 = 0,1317 моль * 98,00 г/моль Масса H3PO4 = 12,9066 г

Теперь можем вычислить массовую долю H3PO4 в растворе:

Массовая доля H3PO4 = (масса H3PO4 / масса раствора) * 100% Массовая доля H3PO4 = (12,9066 г / (12,9066 г + 100 мл * плотность воды)) * 100%

Плотность воды при нормальных условиях (н.у) примерно равна 1 г/мл.

Массовая доля H3PO4 = (12,9066 г / (12,9066 г + 100 мл * 1 г/мл)) * 100% Массовая доля H3PO4 = (12,9066 г / (12,9066 г + 100 г)) * 100% Массовая доля H3PO4 = (12,9066 г / 112,9066 г) * 100% Массовая доля H3PO4 = 11,43%

Таким образом, массовая доля ортофосфорной кислоты в получившемся растворе составляет примерно 11,43%.