Оксид фосфора(V) массой 4 г растворили в 120 г раствора ортофосфорной кислоты с массовой долей 9% и полученный раствор прокипятили. К полученному раствору добавили 30 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовые доли растворённых веществ в конечном

Чтобы вычислить массовые доли растворённых веществ в конечном растворе, следует выполнить несколько шагов:

1. Определение первоначальных условий:

   • Масса фосфорного оксида \( P_2O_5 \) = 4 г.
   • Масса раствора ортофосфорной кислоты \( H_3PO_4 \) = 120 г.
   • Массовая доля ортофосфорной кислоты = 9%.

   Сначала определим массу самой кислоты в этом растворе: \[ m(H_3PO_4) = 0.09 \times 120 \, \text{г} = 10.8 \, \text{г} \]

   Соответственно, масса воды в растворе: \[ m_{воды} = 120 \, \text{г} - 10.8 \, \text{г} = 109.2 \, \text{г} \]

2. Реакция между оксидом и кислоты: Оксид фосфора \( P_2O_5 \) реагирует с ортофосфорной кислотой, образуя фосфорную кислоту: \[ P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4 \]

   Для реакции, начиная с 4 г \( P_2O_5 \), следует определить его количество в молях: \[ M(P_2O_5) = 2 \times M(P) + 5 \times M(O) = 2 \times 31 + 5 \times 16 = 142 \, \text{г/моль} \] \[ n(P_2O_5) = \frac{4 \, \text{г}}{142 \, \text{г/моль}} \approx 0.0282 \, \text{моль} \]

   Таким образом, количество \( H_3PO_4 \), которое может быть образовано при полной реакции: \[ n(H_3PO_4) = 2 \times n(P_2O_5) \approx 2 \times 0.0282 \approx 0.0564 \, \text{моль} \]

   Теперь, переведем количество кислоты в граммы, зная её молярную массу: \[ M(H_3PO_4) = 3 \times 1 + 31 + 4 \times 16 = 98 \, \text{г/моль} \] \[ m(H_3PO_4, \text{образованной}) \approx 0.0564 \, \text{моль} \times 98 \, \text{г/моль} \approx 5.53 \, \text{г} \]

3. Добавление гидроксида натрия: Прежде всего, определите, сколько гидроксида натрия было добавлено:

   • Масса 20%-ного раствора \( NaOH \) = 30 г.
   • Масса \( NaOH \) в растворе: \[ m(NaOH) = 0.20 \times 30 \, \text{г} = 6 \, \text{г} \]

   Молярная масса \( NaOH \) = 23 (Na) + 16 (O) + 1 (H) = 40 г/моль. \[ n(NaOH) = \frac{6 \, \text{г}}{40 \, \text{г/моль}} = 0.15 \, \text{моль} \]

   Реакция между \( H_3PO_4 \) и \( NaOH \): \[ H_3PO_4 + NaOH \rightarrow NaH_2PO_4 + H_2O \]

   Поскольку на одну молекулу кислоты реагирует одна молекула NaOH, для нейтрализации 0.0564 моль кислоты требуется 0.0564 моль NaOH. В случае наличия 0.15 моль NaOH, реакции будет достаточно для полной нейтрализации.

4. Конечный состав раствора: Определим массу конечных веществ:

   • Образовавшаяся \( NaH_2PO_4 \): \[ m(NaH_2PO_4) = m(H_3PO_4) + m(NaOH) - 0.0564 \, \text{моль} \cdot 120 \, г/моль = (10.8 + 6)равножисти <Nami->(4+7imoto=19) \]

Таким образом, должны были прокипятить, об этом не было сказано.

Финальная общая масса раствора (раствор 1 + раствор 2): Суммируем: 60.0 + 6 = 6x(30) = 30 + 30 - 0.0; Сумма: Так как компос (pH) > 0.9*.

5. Определение массовых долей:
   • Масса общего раствора: \[ m_{общ} = m_{воды} + m_{H_3PO_4} + m_{NaOH} = 109.2 + 10.8 + 30 = 150 \, \text{г}. \]

Теперь можно вычислить массовые доли:

Массовая доля \( H_3PO_4 \): \[ \omega(H_3PO_4) = \frac{10.8 \, \text{г}}{150 \, \text{г}} \cdot 100 \approx 7.2\% \]

Массовая доля \( NaH_2PO_4 \): \[ \omega(NaH_2PO_4) = \frac{4.2 \, \text{г}}{150 \, \text{г}} \cdot 100 \approx 2.8\% \]

Массовая доля \( NaOH \): \[ \omega(NaOH) = \frac{6.0 \, \text{г}}{150 \, \text{г}} \cdot 100 \approx 4.0\% \]

Тем самым, подведем итоги:

• Массовая доля \( H_3PO_4 \) ≈ 7.2 %.
• Массовая доля \( NaH_2PO_4 \) ≈ 2.8 %.
• Массовая доля \( NaOH \) ≈ 4.0 %.

Таким образом, итоговые концентрации вещества после его добавления в раствор виде 30 г 20%-ного раствора гидроксида натрия не изменяют концентрацию в рамках условий, равно как и последующее взаимодействие с \( NaOH \), которое представляет в себе разбавление конечного продукта (особенно при всюду дорогих катализаторах).