Question

Фосфор, количественно выделенный из 31 г фосфата кальция, окислен в атмосфере кислорода. Полученное вещество растворено в 200 мл 1,5 М раствора гидроксида калия. Какие соли и в каких количествах содержатся в полученном растворе?

Answer 1

Определяем количество фосфора, который выделили из фосфата кальция
Сa3(РО4)2 ---> 2 P
n(P) = 2 * m(Ca3(PO4)2) / M(Ca3(PO4)2) = 2 * 31 / 310 = 0,2 моль
Из уравнения реакции 4 Р + 5 О2 = 2 Р2О5 определим количество оксида фосфора (V):
n(P2O5) = 1/2 * n(P) = 1/2 * 0,2 = 0,1 моль
Количество гидроксида калия в растворе:
См (КОН) = n(KOH) / V(р-ра)
n(KOH) = Cм (KOH) * V(р-ра) = 1,5 * 0,200 = 0,3 моль
Т. о. мольное соотношение гидроксида калия и оксида фосфора (V) равно 3 : 1.
Составляем уравнения реакции оксида фосфора (V) с гидроксидом калия:
6 КОН + Р2О5 = 2 К3РО4 + 3 Н2О (соотношение 6 : 1)

4 КОН + Р2О5 = 2 К2НРО4 + Н2О (соотношение 4 : 1)

2 КОН + Р2О5 + Н2О = 2 КН2РО4 (соотношение 2 : 1)

Т. о. при мольном соотношение гидроксида калия и оксида фосфора (V) 3 : 1 в растворе будут присутствовать две соли дигидрофосфат и гидрофосфат калия и с учетом соотношения суммарное уравнение реакции можно записать так:
3 КОН + Р2О5 = КН2РО4 + К2НРО4 

Из уравнения реакции 3 КОН + Р2О5 = КН2РО4 + К2НРО4
определим количество дигидрофосфата и гидрофосфат калия:
n(КН2РО4) = n(Р2О5) = 0,1 моль
n(К2НРО4) = n(Р2О5) = 0,1 моль.

Answer 2

Давайте разберем этот процесс по шагам.

1. Сначала определим количество фосфора в 31 г фосфата кальция (Ca3(PO4)2). Молярная масса фосфата кальция равна приблизительно 310.18 г/моль (3 * 40.08 для кальция и 2 * 94.97 для фосфора). Таким образом, 31 г фосфата кальция содержат:

   Количество молей фосфора = (31 г) / (310.18 г/моль) ≈ 0.1 моль фосфора.

2. Затем рассмотрим окисление фосфора в атмосфере кислорода. Фосфор может окисляться до пятикислородных соединений, таких как фосфорная кислота (H3PO4) или фосфорная кислота водорода (H3PO3). Давайте предположим, что фосфор окисляется до фосфорной кислоты (H3PO4).

   4P + 5O2 -> 4H3PO4

   Окисление 0.1 моль фосфора даст 0.1 моль фосфорной кислоты.

3. Теперь мы имеем 0.1 моль фосфорной кислоты (H3PO4), которую нужно растворить в 200 мл 1,5 М раствора гидроксида калия (KOH).

   Молярная масса H3PO4 = 3 * 1.01 (H) + 1.01 (P) + 4 * 16.00 (O) = 98.03 г/моль.

   Молярная масса KOH = 39.10 (K) + 15.99 (O) + 1.01 (H) = 56.10 г/моль.

   В начальном растворе KOH содержится 1.5 моль КОН в 1 л (1000 мл) раствора, то есть в 200 мл (0.2 л) содержится:

   Количество молей KOH = 1.5 моль/л * 0.2 л = 0.3 моль KOH.

4. Нейтрализационная реакция между фосфорной кислотой (H3PO4) и гидроксидом калия (KOH) выглядит следующим образом:

   H3PO4 + 3KOH -> K3PO4 + 3H2O

   Эта реакция показывает, что 1 моль фосфорной кислоты реагирует с 3 молями гидроксида калия и образует 1 моль фосфората калия (K3PO4).

5. Таким образом, 0.1 моль фосфорной кислоты потребует:

   0.1 моль H3PO4 * 3 моль KOH/моль H3PO4 = 0.3 моль KOH.

   Это значит, что весь KOH будет использован для нейтрализации H3PO4.

6. По окончании реакции у нас останется раствор K3PO4. Молярная масса K3PO4 равна приблизительно 212.27 г/моль (3 * 39.10 для K + 1 * 30.97 для P + 4 * 16.00 для O). Количество моль K3PO4 будет равно количеству моль KOH, которое мы использовали, то есть 0.3 моль.

7. Теперь, чтобы найти массу K3PO4 в полученном растворе:

   Масса K3PO4 = количество молей * молярная масса = 0.3 моль * 212.27 г/моль ≈ 63.68 г.

Таким образом, в полученном растворе будет примерно 63.68 г фосфората калия (K3PO4).