Question

Газ, выделившийся при гидролизе 50 г фосфида натрия, сожгли в атмосфере кислорода. Образовавшуюся кислоту внесли в 320 г 20%-го теплого раствора гидроксида натрия. Вычислите массу осадка, образовавшегося после охлаждения полученного раствора до 20 °C. Растворимость фосфата натрия при 20 °C составляет 12,1 г на 100 г воды.

Accepted Answer

Answer

Идея решения: проследить цепочку реакций от фосфида натрия через фосфорную кислоту к фосфату натрия, определить избыток реагента, а затем рассчитать массу выпавшего осадка на основе растворимости.

**Шаг 1. Запишем уравнения реакций:**

$$\ce{Na3P + 3H2O -> 3NaOH + PH3 ^}$$

$$\ce{4PH3 + 8O2 ->[t°] 4H3PO4}$$

$$\ce{3NaOH + H3PO4 -> Na3PO4 + 3H2O}$$

**Шаг 2. Вычислим количество вещества фосфорной кислоты:**

Молярная масса $\ce{Na3P}$ = 100 г/моль.

$$n(\ce{Na3P}) = \frac{50}{100} = 0{,}5 	ext{ моль}$$

По стехиометрии первой реакции: $n(\ce{PH3}) = n(\ce{Na3P}) = 0{,}5$ моль.

По стехиометрии второй реакции: $n(\ce{H3PO4}) = n(\ce{PH3}) = 0{,}5$ моль.

**Шаг 3. Найдём количество гидроксида натрия в растворе:**

$$m(\ce{NaOH}) = 320 	imes 0{,}2 = 64 	ext{ г}$$

$$n(\ce{NaOH}) = \frac{64}{40} = 1{,}6 	ext{ моль}$$

**Шаг 4. Определим лимитирующий реагент:**

По третьему уравнению соотношение: $\ce{H3PO4} : \ce{NaOH} = 1 : 3$.

Проверим: $\frac{0{,}5}{1} = 0{,}5$ и $\frac{1{,}6}{3} \approx 0{,}533$.

Так как $0{,}5 < 0{,}533$, фосфорная кислота в недостатке. Образуется только $\ce{Na3PO4}$:

$$n(\ce{Na3PO4}) = n(\ce{H3PO4}) = 0{,}5 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{Na3PO4}) = 0{,}5 	imes 164 = 82 	ext{ г}$$

**Шаг 5. Рассчитаем массу воды в горячем растворе:**

Масса фосфорной кислоты: $m(\ce{H3PO4}) = 0{,}5 	imes 98 = 49$ г.

Масса горячего раствора: $m_{	ext{гор}} = 320 + 49 = 369$ г.

Количество прореагировавшего $\ce{NaOH}$: $n_{	ext{прор}} = 3 	imes 0{,}5 = 1{,}5$ моль.

Остаток $\ce{NaOH}$: $n_{	ext{ост}} = 1{,}6 - 1{,}5 = 0{,}1$ моль, $m_{	ext{ост}} = 0{,}1 	imes 40 = 4$ г.

Масса воды в горячем растворе:

$$m(\ce{H2O})_{	ext{гор}} = 369 - 82 - 4 = 283 	ext{ г}$$

**Шаг 6. Найдём массу растворённого фосфата натрия при 20 °C:**

По условию растворимость 12,1 г на 100 г воды. Составим пропорцию:

$$\frac{12{,}1}{100} = \frac{m_{	ext{раств}}}{283}$$

$$m_{	ext{раств}} = \frac{12{,}1 	imes 283}{100} = 34{,}243 	ext{ г}$$

**Шаг 7. Вычислим массу осадка:**

$$m_{	ext{осадка}} = 82 - 34{,}243 = 47{,}757 \approx 47{,}76 	ext{ г}$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии