Фосфор, полученный восстановлением 221,4 кг фосфата, содержащего 30% примесей, сожгли в избытке кислорода и оксид фосфора(V) растворили в 138,6 дм³ воды с (NH)₄ - 20% (ρ = 0,92…
Фосфор, полученный восстановлением 221,4 кг фосфата, содержащего 30% примесей, сожгли в избытке кислорода и оксид фосфора(V) растворили в 138,6 дм³ воды с (NH)₄ - 20% (ρ = 0,92 г/см³). Определите массовые доли веществ в полученном растворе.
Для решения задачи и понимания процесса вычисления массовых долей веществ в растворе, разберем её по этапам.
Шаг 1: Определение массы чистого фосфата
Исходные данные:
- Масса фосфата (с примесями): 221,4 кг
- Содержание примесей: 30%
Таким образом, масса чистого фосфата (P) будет определяться как: \[ m_{\text{чистого фосфата}} = m_{\text{фосфата}} \times (1 - \text{доля примесей}) \]
Подставим значения: \[ m_{\text{чистого фосфата}} = 221,4 \, \text{кг} \times (1 - 0,30) = 221,4 \, \text{кг} \times 0,70 = 154,98 \, \text{кг} \]
Шаг 2: Определение массы оксида фосфора(V)
Фосфор, получаемый из фосфата, будет окисляться до оксида фосфора(V) при сжигании в кислороде. Формула оксида фосфора(V) — P₂O₅.
Для перехода от фосфата к оксиду фосфора(V) используем стехиометрические соотношения, где 1 моль P (фосфор) реагирует с 5 моль O₂, образуя 1 моль P₂O₅.
Молярная масса фосфора (P) = 31 г/моль, молярная масса P₂O₅ = 142 г/моль. Сначала найдем, сколько моль фосфора у нас: \[ n_{\text{P}} = \frac{m_{\text{чистого фосфата}}}{M_{\text{P}}} \] \[ n_{\text{P}} = \frac{154980 \, \text{г}}{31 \, \text{г/моль}} \approx 5000 \, \text{моль} \]
Количество оксида фосфора(V) будет: \[ n_{\text{P}_2\text{O}_5} = \frac{n_{\text{P}}}{2} = \frac{5000}{2} = 2500 \, \text{моль} \]
Теперь определим массу P₂O₅: \[ m_{\text{P}_2\text{O}_5} = n_{\text{P}_2\text{O}_5} \times M_{\text{P}_2\text{O}_5} \] \[ m_{\text{P}_2\text{O}_5} = 2500 \, \text{моль} \times 142 \, \text{г/моль} = 355000 \, \text{г} = 355 \, \text{кг} \]
Шаг 3: Анализ раствора
Оксид фосфора(V) растворяется в воде, модифицируясь, и мы предположим образование фосфорной кислоты (H₃PO₄), что в расчетах часто упрощает работу.
Дано:
- Объем раствора: 138,6 дм³ и плотность: 0,92 г/см³.
Сначала определим массу воды: \[ m_{\text{воды}} = V_{\text{воды}} \times \rho = 138,6 \, \text{дм}^3 \times 920 \, \text{г/дм}^3 = 127992 \, \text{г} = 127,992 \, \text{кг} \]
Теперь суммируем массу всех компонент раствора: \[ m_{\text{раствора}} = m_{\text{воды}} + m_{\text{P}_2\text{O}_5} = 127,992 \, \text{кг} + 355 \, \text{кг} = 482,992 \, \text{кг} \]
Шаг 4: Определение массовых долей веществ
Теперь можем найти массовые доли всех компонент в растворе.
Массовая доля воды (H₂O): \[ \omega_{\text{H}_2\text{O}} = \frac{m_{\text{воды}}}{m_{\text{раствора}}} = \frac{127,992}{482,992} \approx 0,264 \]
Массовая доля оксида фосфора(V) (P₂O₅): \[ \omega_{\text{P}_2\text{O}_5} = \frac{m_{\text{P}_2\text{O}_5}}{m_{\text{раствора}}} = \frac{355}{482,992} \approx 0,736 \]
Шаг 5: Итог
Итак, массовые доли веществ в полученном растворе:
- Массовая доля воды (H₂O): 26,4%
- Массовая доля оксида фосфора(V) (P₂O₅): 73,6%
Таким образом, мы нашли массовые доли веществ в растворе и раскрыли этапы решения задачи с объяснением. Если нужна дополнительная информация или уточнения, обращайтесь!
