Дано:
1. Масса оксида фосфора (V), P4O10 = 56,8 г
2. Объем воды, в который растворен оксид фосфора = 200 мл
3. Объем раствора NaOH = 76,9 мл
4. Массовая доля NaOH в растворе = 40%
5. Плотность раствора NaOH = 1,43 г/мл
Найти:
Массовые доли солей в полученном растворе.
Решение:
1. Найдем количество моль оксида фосфора (V) (P4O10):
Молекулярная масса P4O10 = 4 × 31 (P) + 10 × 16 (O) = 124 + 160 = 284 г/моль
Количество моль P4O10 = масса / молекулярная масса = 56,8 г / 284 г/моль ≈ 0,200 моль
2. Рассчитаем количество моль NaOH в растворе:
- Найдем массу раствора NaOH:
Масса раствора = объем × плотность = 76,9 мл × 1,43 г/мл = 109,587 г
- Масса NaOH в растворе:
Масса NaOH = массовая доля × масса раствора = 0,40 × 109,587 г = 43,8348 г
- Молекулярная масса NaOH = 23 (Na) + 16 (O) + 1 (H) = 40 г/моль
- Количество моль NaOH = масса / молекулярная масса = 43,8348 г / 40 г/моль = 1,095 моль
3. Найдем количество моль фосфата натрия, образующегося при реакции:
Реакция между P4O10 и NaOH:
P4O10 + 12 NaOH → 4 Na3PO4 + 6 H2O
По уравнению реакции, 1 моль P4O10 реагирует с 12 моль NaOH. У нас есть 0,200 моль P4O10 и 1,095 моль NaOH.
- Для полного реагирования 0,200 моль P4O10 требуется 0,200 моль × 12 = 2,4 моль NaOH. У нас есть только 1,095 моль NaOH, поэтому NaOH является лимитирующим реагентом.
- Количество моль Na3PO4, образующегося, будет равно количеству моль NaOH, деленному на 12: 1,095 моль / 12 ≈ 0,09125 моль
4. Найдем массу Na3PO4:
Молекулярная масса Na3PO4 = 3 × 23 (Na) + 31 (P) + 4 × 16 (O) = 69 + 31 + 64 = 164 г/моль
Масса Na3PO4 = количество моль × молекулярная масса = 0,09125 моль × 164 г/моль ≈ 14,98 г
5. Определим массу воды и массу раствора:
- Масса воды = 200 г (плотность воды ≈ 1 г/мл)
- Общая масса раствора = масса воды + масса Na3PO4 + масса остатка NaOH
- Масса остатка NaOH = количество моль × молекулярная масса - масса NaOH, использованного в реакции
- Необходимая масса NaOH для реакции = 0,09125 моль × 40 г/моль = 3,65 г
- Масса остатка NaOH = 43,8348 г - 3,65 г = 40,1848 г
- Общая масса раствора = 200 г + 14,98 г + 40,1848 г = 255,1648 г
6. Найдем массовые доли солей:
- Массовая доля Na3PO4 = масса Na3PO4 / общая масса раствора = 14,98 г / 255,1648 г ≈ 0,0587 = 5,87%
- Массовая доля NaOH = масса остатка NaOH / общая масса раствора = 40,1848 г / 255,1648 г ≈ 0,157 = 15,7%
Ответ:
Массовая доля Na3PO4 в растворе ≈ 5,87%
Массовая доля NaOH в растворе ≈ 15,7%