Question

Фосфор массой 18,6 г сожгли в 67,2 л (н.у.) кислорода. Образовавшееся при этом вещество растворили в 100 г воды и полученный раствор прокипятили. Определите массовую долю кислоты в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Accepted Answer

Answer

Идея решения: определить, какой оксид фосфора образуется при сгорании, найти количество образовавшейся фосфорной кислоты после растворения оксида в воде и вычислить её массовую долю в итоговом растворе.

**Шаг 1. Вычислим количество вещества фосфора и кислорода.**

$$n_{\ce{P}} = \frac{m_{\ce{P}}}{M_{\ce{P}}} = \frac{18{,}6}{31} = 0{,}6 	ext{ моль}$$

$$n_{\ce{O2}} = \frac{V_{\ce{O2}}}{V_m} = \frac{67{,}2}{22{,}4} = 3 	ext{ моль}$$

**Шаг 2. Определим продукт сгорания.**

Соотношение $n_{\ce{P}} : n_{\ce{O2}} = 0{,}6 : 3 = 1 : 5$. Поскольку для образования $\ce{P2O5}$ требуется соотношение $4 : 5$, кислород находится в избытке, и образуется оксид фосфора(V).

$$\ce{4P + 5O2 -> 2P2O5}$$

**Шаг 3. Найдём количество вещества оксида фосфора(V).**

$$n_{\ce{P2O5}} = \frac{n_{\ce{P}}}{2} = \frac{0{,}6}{2} = 0{,}3 	ext{ моль}$$

**Шаг 4. Запишем реакцию растворения оксида в воде и кипячения.**

$$\ce{P2O5 + 3H2O -> 2H3PO4}$$

**Шаг 5. Вычислим количество вещества и массу фосфорной кислоты.**

$$n_{\ce{H3PO4}} = 2 \cdot n_{\ce{P2O5}} = 2 \cdot 0{,}3 = 0{,}6 	ext{ моль}$$

$$m_{\ce{H3PO4}} = n_{\ce{H3PO4}} \cdot M_{\ce{H3PO4}} = 0{,}6 \cdot 98 = 58{,}8 	ext{ г}$$

**Шаг 6. Найдём массу конечного раствора.**

Масса оксида фосфора(V):
$$m_{\ce{P2O5}} = n_{\ce{P2O5}} \cdot M_{\ce{P2O5}} = 0{,}3 \cdot 142 = 42{,}6 	ext{ г}$$

Общая масса раствора после растворения оксида в воде:
$$m_{	ext{раствора}} = m_{\ce{P2O5}} + m_{\ce{H2O}} = 42{,}6 + 100 = 142{,}6 	ext{ г}$$

**Шаг 7. Вычислим массовую долю фосфорной кислоты.**

$$\omega_{\ce{H3PO4}} = \frac{m_{\ce{H3PO4}}}{m_{	ext{раствора}}} = \frac{58{,}8}{142{,}6} = 0{,}4123 = 41{,}23\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии