Сжигание фосфора и растворение продукта в воде
Навеску фосфора массой 12,4 г сожгли в избытке кислорода. Продукт реакции растворили в порции горячей воды массой 87,6 г. Вычислите массовую долю ортофосфорной кислоты в образовавшемся растворе.
Дано
`m(P) = 12.4 text{ г}`
`m(H_2O) = 87.6 text{ г}`
Найти
`ω(H_3PO_4) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнения реакций:
`4P + 5O_2 = 2P_2O_5`
`P_2O_5 + 3H_2O = 2H_3PO_4`
Найдём количество вещества фосфора:
`n(P) = (m(P))/(M(P)) = 12.4/31 = 0.4 text{ моль}`
Согласно первому уравнению, количество вещества оксида фосфора(V) в 2 раза меньше количества фосфора:
`n(P_2O_5) = (n(P))/2 = 0.4/2 = 0.2 text{ моль}`
Согласно второму уравнению, количество вещества фосфорной кислоты в 2 раза больше количества оксида фосфора(V):
`n(H_3PO_4) = 2*n(P_2O_5) = 2*0.2 = 0.4 text{ моль}`
Найдём массу образовавшейся фосфорной кислоты:
`m(H_3PO_4) = n(H_3PO_4)*M(H_3PO_4) = 0.4*98 = 39.2 text{ г}`
Найдём массу полученного раствора. Масса раствора равна сумме масс воды и оксида фосфора(V). Найдём массу оксида фосфора(V):
`m(P_2O_5) = n(P_2O_5)*M(P_2O_5) = 0.2*142 = 28.4 text{ г}`
`m(р-ра) = m(H_2O) + m(P_2O_5) = 87.6 + 28.4 = 116 text{ г}`
Вычислим массовую долю фосфорной кислоты в полученном растворе:
`ω(H_3PO_4) = (100*m(H_3PO_4))/(m(р-ра)) = (100*39.2)/116 = 33.79%`
Ответ
`ω(H_3PO_4) = 33.79%`