Question

Фосфор массой 9,3 г прореагировал при нагревании с избытком хлора. Полученный хлорид растворили в 700 г 20%-ного раствора гидроксида калия. Определите массовую долю веществ 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: найти количество фосфора, проследить его превращение в хлорид фосфора(V), затем в фосфат калия при взаимодействии с гидроксидом калия, и вычислить массовые доли всех веществ в конечном растворе.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{2P + 5Cl2 -> 2PCl5}$$

$$\ce{PCl5 + 8KOH -> K3PO4 + 5KCl + 4H2O}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество вещества фосфора:

$$n(\ce{P}) = \frac{m(\ce{P})}{M(\ce{P})} = \frac{9{,}3}{31} = 0{,}3 	ext{ моль}$$

2) По первому уравнению количество образовавшегося $\ce{PCl5}$ равно количеству фосфора:

$$n(\ce{PCl5}) = n(\ce{P}) = 0{,}3 	ext{ моль}$$

3) Найдём количество гидроксида калия в исходном растворе:

$$m(\ce{KOH}) = m_{	ext{р-ра}} \cdot \omega(\ce{KOH}) = 700 \cdot 0{,}2 = 140 	ext{ г}$$

$$n(\ce{KOH}) = \frac{m(\ce{KOH})}{M(\ce{KOH})} = \frac{140}{56} = 2{,}5 	ext{ моль}$$

4) Определим реагент в недостатке. По второму уравнению соотношение коэффициентов $\ce{PCl5} : \ce{KOH} = 1 : 8$.

Проверим: $\frac{n(\ce{PCl5})}{1} = 0{,}3$; $\frac{n(\ce{KOH})}{8} = \frac{2{,}5}{8} = 0{,}3125$.

Так как $0{,}3 < 0{,}3125$, то $\ce{PCl5}$ находится в недостатке. Расчёты ведём по нему.

5) Вычислим массу образовавшегося фосфата калия:

$$n(\ce{K3PO4}) = n(\ce{PCl5}) = 0{,}3 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{K3PO4}) = n(\ce{K3PO4}) \cdot M(\ce{K3PO4}) = 0{,}3 \cdot 212 = 63{,}6 	ext{ г}$$

6) Вычислим массу образовавшегося хлорида калия:

$$n(\ce{KCl}) = 5 \cdot n(\ce{PCl5}) = 5 \cdot 0{,}3 = 1{,}5 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{KCl}) = n(\ce{KCl}) \cdot M(\ce{KCl}) = 1{,}5 \cdot 74{,}5 = 111{,}75 	ext{ г}$$

7) Найдём массу оставшегося гидроксида калия:

$$n_{	ext{прореаг.}}(\ce{KOH}) = 8 \cdot n(\ce{PCl5}) = 8 \cdot 0{,}3 = 2{,}4 	ext{ моль}$$

$$n_{	ext{ост.}}(\ce{KOH}) = n(\ce{KOH}) - n_{	ext{прореаг.}}(\ce{KOH}) = 2{,}5 - 2{,}4 = 0{,}1 	ext{ моль}$$

$$m_{	ext{ост.}}(\ce{KOH}) = n_{	ext{ост.}}(\ce{KOH}) \cdot M(\ce{KOH}) = 0{,}1 \cdot 56 = 5{,}6 	ext{ г}$$

8) Вычислим массу конечного раствора:

$$m(\ce{PCl5}) = n(\ce{PCl5}) \cdot M(\ce{PCl5}) = 0{,}3 \cdot 208{,}5 = 62{,}55 	ext{ г}$$

$$m_{	ext{конечн. р-ра}} = m(\ce{PCl5}) + m_{	ext{р-ра}}(\ce{KOH}) = 62{,}55 + 700 = 762{,}55 	ext{ г}$$

9) Вычислим массовые доли веществ в конечном растворе:

$$\omega(\ce{K3PO4}) = \frac{m(\ce{K3PO4})}{m_{	ext{конечн. р-ра}}} = \frac{63{,}6}{762{,}55} = 0{,}0834 = 8{,}34\%$$

$$\omega(\ce{KCl}) = \frac{m(\ce{KCl})}{m_{	ext{конечн. р-ра}}} = \frac{111{,}75}{762{,}55} = 0{,}1465 = 14{,}65\%$$

$$\omega_{	ext{ост.}}(\ce{KOH}) = \frac{m_{	ext{ост.}}(\ce{KOH})}{m_{	ext{конечн. р-ра}}} = \frac{5{,}6}{762{,}55} = 0{,}00734 = 0{,}734\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии