В реакцию с ортофосфорной кислотой вступило 15,8 г калия. Найдите массу образовавшейся соли и объем выделившегося водорода.

В этой задаче мы будем решать задачу о реакциях между ортофосфорной кислотой и калийным металлом, чтобы определить, сколько соли образовалось и какой объём водорода выделился.

Шаг 1: Установление химической реакции

Сначала нам нужно записать уравнение реакции. Калий (K) реагирует с ортофосфорной кислотой (H₃PO₄). Реакция можно описать следующим уравнением:

\[ 3 K + 2 H₃PO₄ \rightarrow K₃PO₄ + 3 H₂ \]

Из уравнения видно, что 3 моль калия реагируют с 2 моль ортофосфорной кислоты, образуя 1 моль калий фосфата (K₃PO₄) и 3 моль водорода (H₂).

Шаг 2: Вычисление количества вещества калия

Теперь найдем количество вещества калия, используя его молярную массу.

• Молярная масса калия (K) составляет примерно 39,1 г/моль.

\[ n(K) = \frac{m(K)}{M(K)} = \frac{15,8 \, \text{г}}{39,1 \, \text{г/моль}} \approx 0,404 \, \text{моль} \]

Шаг 3: Находим количество вещества образовавшейся соли

Согласно уравнению реакции, на каждые 3 моль калия образуется 1 моль калий фосфата. Следовательно, найдем, сколько моль K₃PO₄ образуется:

\[ n(K₃PO₄) = \frac{n(K)}{3} = \frac{0,404}{3} \approx 0,135 \, \text{моль} \]

Шаг 4: Вычисление массы образовавшейся соли

Теперь найдем массу калий фосфата, используя его молярную массу.

• Молярная масса K₃PO₄:
  • K: 3 * 39,1 г/моль = 117,3 г/моль
  • P: 30,97 г/моль
  • O: 4 * 16 г/моль = 64 г/моль
  • Итог: 117,3 + 30,97 + 64 = 212,27 г/моль

Теперь можем найти массу K₃PO₄:

\[ m(K₃PO₄) = n(K₃PO₄) \cdot M(K₃PO₄) = 0,135 \, \text{моль} \times 212,27 \, \text{г/моль} \approx 28,7 \, \text{г} \]

Шаг 5: Вычисление объёма выделившегося водорода

Согласно уравнению реакции, на 3 моль калия выделяется 3 моль водорода. Таким образом, выделившееся количество водорода равно количеству калия:

\[ n(H₂) = n(K) \implies n(H₂) = 0,404 \, \text{моль} \]

Теперь найдем объём водорода при нормальных условиях (н.у.), где 1 моль газа занимает 22,4 л:

\[ V(H₂) = n(H₂) \cdot 22,4 \, \text{л/моль} = 0,404 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} \approx 9,05 \, \text{л} \]

Ответ

• Масса образовавшейся соли (K₃PO₄) составляет примерно 28,7 г.
• Объём выделившегося водорода составляет примерно 9,05 л.