Чтобы найти массовую долю фосфорной кислоты в растворе, полученном при растворении фосфора, следуем следующим шагам:
Шаг 1: Определение реакции
Фосфор при полном окислении образует фосфорную кислоту (H₃PO₄). Уравнение реакции выглядит так:
[
4 P + 5 O_2 + 6 H_2O \rightarrow 4 H_3PO_4
]
Из этого уравнения видно, что 4 моль фосфора (P) дают 4 моль фосфорной кислоты (H₃PO₄). Это означает, что 1 моль фосфора образует 1 моль фосфорной кислоты.
Шаг 2: Вычисление массы фосфорной кислоты
- Найдем количество фосфора в моль.
- Молярная масса фосфора (P) составляет примерно 31 г/моль.
- Мы имеем 24,8 г фосфора.
Считаем количество молей фосфора:
[
n(P) = \frac{m(P)}{M(P)} = \frac{24,8 , \text{г}}{31 , \text{г/моль}} \approx 0,8 , \text{моль}
]
- Найдем массу фосфорной кислоты.
- Молярная масса фосфорной кислоты (H₃PO₄) = 31 + 31 + 416 = 98 г/моль.
- Для 0,8 моль фосфора получится 0,8 моль фосфорной кислоты.
Считаем массу фосфорной кислоты:
[
m(H_3PO_4) = n(H_3PO_4) \times M(H_3PO_4) = 0,8 , \text{моль} \times 98 , \text{г/моль} \approx 78,4 , \text{г}
]
Шаг 3: Рассчет массовой доли фосфорной кислоты в растворе
- Общая масса раствора:
- У нас есть 200 мл воды. Поскольку плотность воды приблизительно равна 1 г/мл, масса воды будет примерно 200 г.
- Общая масса раствора равна массе воды плюс масса фосфорной кислоты:
[
m(\text{раствор}) = m(H_2O) + m(H_3PO_4) = 200 , \text{г} + 78,4 , \text{г} = 278,4 , \text{г}
]
- Массовая доля фосфорной кислоты:
- Массовая доля (w) фосфорной кислоты в растворе определяется как отношение массы фосфорной кислоты к массе всего раствора, выраженное в процентах:
[
w(H_3PO_4) = \left( \frac{m(H_3PO_4)}{m(\text{раствор})} \right) \times 100% = \left( \frac{78,4 , \text{г}}{278,4 , \text{г}} \right) \times 100% \approx 28,2%
]
Ответ
Массовая доля фосфорной кислоты в растворе составляет примерно 28,2%.
