Оксид фосфора(V) массой 28,4 г растворили в 0,1 л воды. Определите массовую долю ортофосфорной кислоты в образовавшемся растворе.
Для решения данной задачи необходимо определить, какая масса ортофосфорной кислоты (H₃PO₄) образуется при растворении оксида фосфора(V) (P₂O₅) в воде.
Выразим реакцию растворения: \[ P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4 \] Это уравнение показывает, что один моль P₂O₅ реагирует с тремя молями воды, образуя два моль ортофосфорной кислоты.
Рассчитаем количество молей P₂O₅: Для этого используем молярную массу P₂O₅:
- Масса фосфора (P) = 30,97 г/моль, следовательно, 2P = 61,94 г/моль.
- Масса кислорода (O) = 16 г/моль, следовательно, 5O = 80 г/моль.
- Молярная масса P₂O₅ = 61,94 г/моль + 80 г/моль = 141,94 г/моль.
Теперь найдем количество молей P₂O₅ в 28,4 г: \[ n(P_2O_5) = \frac{m}{M} = \frac{28,4 \, \text{г}}{141,94 \, \text{г/моль}} \approx 0,200 \, \text{моль} \]
Определим количество молей H₃PO₄, которые образуются: Из уравнения реакции видно, что 1 моль P₂O₅ дает 2 моль H₃PO₄. \[ n(H_3PO_4) = 2 \times n(P_2O_5) = 2 \times 0,200 \, \text{моль} = 0,400 \, \text{моль} \]
Рассчитаем массу образовавшейся H₃PO₄: Молярная масса H₃PO₄ (водород = 1 г/моль, фосфор = 31 г/моль, кислород = 16 г/моль): \[ M(H_3PO_4) = 3 \times 1 + 31 + 4 \times 16 = 3 + 31 + 64 = 98 \, \text{г/моль} \]
Теперь вычислим массу H₃PO₄: \[ m(H_3PO_4) = n(H_3PO_4) \times M(H_3PO_4) = 0,400 \, \text{моль} \times 98 \, \text{г/моль} = 39,2 \, \text{г} \]
Определим общую массу раствора: Общая масса раствора = масса P₂O₅ + масса воды: \[ m_{\text{раствора}} = 28,4 \, \text{г} + 100 \, \text{г} = 128,4 \, \text{г} \]
Теперь определим массовую долю ортофосфорной кислоты: \[ w(H_3PO_4) = \frac{m(H_3PO_4)}{m_{\text{раствора}}} \times 100\% = \frac{39,2 \, \text{г}}{128,4 \, \text{г}} \times 100\% \approx 30,59\% \]
Таким образом, массовая доля ортофосфорной кислоты в образовавшемся растворе составляет примерно 30,59%.
