Чтобы решить поставленную задачу, давайте разберемся с каждым этапом.
Шаг 1: Уравнение реакции
Фосфор (P) сжигается в кислороде (O₂) с образованием оксида фосфора (P₂O₅). Запишем уравнение реакции:
[ 4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5 ]
Шаг 2: Определение количества вещества фосфора
Сначала найдём количество вещества фосфора в 62 г. Для этого используем молярную массу фосфора. Молярная масса фосфора (P) примерно равна 31 г/моль. Таким образом, для 62 г:
[ n(P) = \frac{m(P)}{M(P)} = \frac{62 \text{ г}}{31 \text{ г/моль}} = 2 \text{ моль} ]
Шаг 3: Определение количества вещества оксида фосфора
Согласно уравнению реакции, 4 моль фосфора реагируют с 5 моль кислорода для образования 2 моль оксида фосфора P₂O₅. Значит, для 2 моль фосфора мы найдем количество P₂O₅, которое образуется:
Во-первых, найдем, сколько моль P₂O₅ образуется из 2 моль P:
[
\text{Для 4 моль P} \rightarrow \text{2 моль P₂O₅} \
\text{Для 2 моль P} \rightarrow \frac{2}{4} \cdot 2 = 1 \text{ моль P₂O₅}
]
Шаг 4: Определение объема кислорода
Теперь, используя соотношение из уравнения реакции, найдем, сколько молей кислорода нужно для реакции с 2 моль фосфора.
По уравнению, чтобы получить 2 моль P₂O₅, нужно 5 моль O₂:
[
2 \text{ моль P} \rightarrow \frac{5}{4} \cdot 2 = 2.5 \text{ моль O₂}
]
Теперь найдем объем кислорода при нормальных условиях (н.у.). По закону авогадро, 1 моль газа при н.у. занимает 22.4 литра. Тогда:
[
V(O₂) = n(O₂) \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 2.5 \cdot 22.4 \text{ л} \approx 56 \text{ л}
]
Шаг 5: Определение концентрации раствора
Теперь найдём концентрацию раствора, полученного при растворении оксида фосфора в 458 мл воды. Сначала узнаем массу P₂O₅:
Так как мы знаем, что 1 моль P₂O₅ весит:
[
M(P₂O₅) = 2 \cdot 31 + 5 \cdot 16 = 62 + 80 = 142 \text{ г/моль}
]
Теперь найдём массу 1 моль P₂O₅:
[
m(P₂O₅) = n(P₂O₅) \cdot M(P₂O₅) = 1 \text{ моль} \cdot 142 \text{ г/моль} = 142 \text{ г}
]
Теперь мы найдём концентрацию (C) раствора, используя формулу:
[
C = \frac{n(P₂O₅)}{V_{\text{раствора}}(л)} = \frac{1 \text{ моль}}{0.458 \text{ л}} \approx 2.18 \text{ моль/л}
]
Итог:
- Объём кислорода, необходимый для сжигания 62 г фосфора, составляет примерно 56 литров.
- Концентрация раствора, полученного при растворении оксида фосфора в 458 мл воды, составляет примерно 2.18 моль/л.
