Какова массовая доля солей в конечном растворе после добавления гидроксида натрия к ортофосфорной кислоте, полученной

Сэр

27

Данная задача связана с растворением оксида фосфора(V) в воде и последующей реакцией с гидроксидом натрия. Давайте решим эту задачу пошагово.

1. Сперва запишем уравнение реакции растворения оксида фосфора(V) в воде:

\[ \text{P}_2\text{O}_5 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{HPO}_3 \]

2. Теперь вычислим количество полученной ортофосфорной кислоты. Из условия задачи у нас имеется 14,2 г оксида фосфора(V) и 180 г воды. Мы можем найти молекулярную массу оксида фосфора(V) и ортофосфорной кислоты, а затем воспользоваться законом сохранения массы, чтобы найти количество ортофосфорной кислоты.

Молекулярная масса оксида фосфора(V) (P₂O₅) равна:
\[ \text{P}_{2} = 2 \times 31,0 \, \text{г/моль} \]
\[ \text{O}_{5} = 5 \times 16,0 \, \text{г/моль} \]
\[ \text{M}(\text{P}_{2}\text{O}_{5}) = 2 \times 31,0 + 5 \times 16,0 = 142,0 \, \text{г/моль} \]

Теперь вычислим количество оксида фосфора(V) в молях:
\[ \text{моль P}_{2}\text{O}_{5} = \frac{14,2 \, \text{г}}{142,0 \, \text{г/моль}} = 0,1 \, \text{моль} \]

Так как по уравнению реакции 1 моль оксида фосфора(V) превращается в 2 моля ортофосфорной кислоты, то количество ортофосфорной кислоты составляет:
\[ \text{моль HPO}_{3} = 2 \times \text{моль P}_{2}\text{O}_{5} = 2 \times 0,1 \, \text{моль} = 0,2 \, \text{моль} \]

3. Запишем уравнение реакции реакции ортофосфорной кислоты (HPO₃) с гидроксидом натрия (NaOH):

\[ \text{HPO}_{3} + 3\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_{3}\text{PO}_{4} + 3\text{H}_{2}\text{O} \]

4. Следующим шагом будет вычисление количества гидроксида натрия (NaOH), необходимого для полного превращения ортофосфорной кислоты (HPO₃). По уравнению реакции, на 1 моль HPO₃ требуется 3 моля NaOH.

Таким образом, количество NaOH в молях составляет:
\[ \text{моль NaOH} = 3 \times \text{моль HPO}_{3} = 3 \times 0,2 \, \text{моль} = 0,6 \, \text{моль} \]

5. Теперь мы можем вычислить массу гидроксида натрия, используя его молярную массу NaOH:
\[ \text{M(NaOH)} = 23,0 + 16,0 + 1,0 = 40,0 \, \text{г/моль} \]

Масса NaOH, необходимая для данной реакции, равна:
\[ \text{масса NaOH} = \text{моль NaOH} \times \text{M(NaOH)} = 0,6 \, \text{моль} \times 40,0 \, \text{г/моль} = 24,0 \, \text{г} \]

6. Последний шаг - вычисление массовой доли солей в конечном растворе. Для этого необходимо учесть, что масса оксида фосфора(V) (P₂O₅) и масса воды (H₂O) составляют 14,2 г и 180 г соответственно.

Масса конечного раствора солей равна:
\[ \text{масса раствора солей} = \text{масса оксида фосфора(V)} + \text{масса воды} + \text{масса гидроксида натрия} = 14,2 \, \text{г} + 180,0 \, \text{г} + 24,0 \, \text{г} = 218,2 \, \text{г} \]

Теперь мы можем найти массовую долю солей в конечном растворе:
\[ \text{массовая доля солей} = \frac{\text{масса гидроксида натрия}}{\text{масса раствора солей}} \times 100 = \frac{24,0 \, \text{г}}{218,2 \, \text{г}} \times 100 \approx 11,0\% \]

Таким образом, массовая доля солей в конечном растворе составляет около 11,0%.