Вопрос школьника
В 60 г 18% -ной ортофосфорной кислоты растворили 2,84 г оксида фосфора (V) и полученный раствор прокипятили. Какая соль и в каком количестве образуется, если к полученному раствору добавить 30 г гидроксида натрия?
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо сначала вычислить количество ортофосфорной кислоты, которое было использовано для растворения 2,84 г оксида фосфора (V). Для этого воспользуемся формулой массовой доли:
массовая доля = (масса растворенного вещества / масса раствора) * 100%
Масса ортофосфорной кислоты в растворе:
массовая доля = 18%
масса раствора = 60 г
масса ортофосфорной кислоты = (18 / 100) * 60 г = 10,8 г
Теперь можно вычислить количество гидроксида натрия, которое будет использовано для нейтрализации этой кислоты:
масса гидроксида натрия = масса ортофосфорной кислоты / эквивалентная масса кислоты * эквивалентная масса гидроксида натрия
Эквивалентная масса ортофосфорной кислоты равна ее молекулярной массе, деленной на число замещаемых водородных атомов (3):
эквивалентная масса кислоты = молекулярная масса / число замещаемых водородных атомов = 98 г / 3 = 32,67 г/экв
Эквивалентная масса гидроксида натрия равна его молекулярной массе, деленной на число замещаемых гидроксильных групп (1):
эквивалентная масса гидроксида натрия = молекулярная масса / число замещаемых гидроксильных групп = 40 г / 1 = 40 г/экв
Теперь можем вычислить количество гидроксида натрия:
масса ортофосфорной кислоты = 10,8 г
эквивалентная масса кислоты = 32,67 г/экв
эквивалентная масса гидроксида натрия = 40 г/экв
масса гидроксида натрия = 10,8 г / 32,67 г/экв * 40 г/экв = 13,28 г
Таким образом, для нейтрализации 10,8 г ортофосфорной кислоты потребуется 13,28 г гидроксида натрия. Если добавить 30 г гидроксида натрия, то останется 30 г — 13,28 г = 16,72 г гидроксида натрия, который необходимо будет использовать для образования соли.
Образование соли происходит при реакции кислоты и основания. В данном случае ортофосфорная кислота и гидроксид натрия образуют соль натрия ортофосфата и воду:
H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O
Молярная масса Na3PO4 = 163,94 г/моль
Количество образующейся соли можно вычислить по формуле:
количество соли = масса гидроксида натрия / молярная масса NaOH * коэффициент превращения в соль
Коэффициент превращения в соль равен 1, так как каждый моль гидроксида натрия превращается в один моль соли.
количество соли = 16,72 г / 40 г/моль * 1 = 0,418 моль
Масса образующейся соли:
масса соли = количество соли * молярная масса Na3PO4 = 0,418 моль * 163,94 г/моль = 68,47 г
Таким образом, при добавлении 30 г гидроксида натрия образуется 68,47 г соли натрия ортофосфата.
