Номер 2, страница 163 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

2. В воде объемом $ 2 \text{ дм}^3 $ растворили оксид фосфора(V) массой 71 г. Рассчитайте массовую долю (%) фосфорной кислоты в образовавшемся растворе.

Дано:

$V(H_2O) = 2 \text{ дм}^3$

$m(P_2O_5) = 71 \text{ г}$

Перевод данных в систему СИ:

$V(H_2O) = 2 \text{ дм}^3 = 2 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

$m(P_2O_5) = 71 \text{ г} = 0.071 \text{ кг}$

Найти:

$\omega(H_3PO_4) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции взаимодействия оксида фосфора(V) с водой. При растворении этого оксида в воде образуется фосфорная кислота:

$P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

2. Найдем массу воды. Плотность воды $\rho(H_2O)$ при нормальных условиях принимается равной $1 \text{ кг/дм}^3$ или $1000 \text{ г/дм}^3$.

$m(H_2O) = V(H_2O) \cdot \rho(H_2O) = 2 \text{ дм}^3 \cdot 1000 \text{ г/дм}^3 = 2000 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярные массы оксида фосфора(V) и фосфорной кислоты, используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы:

$M(P_2O_5) = 2 \cdot Ar(P) + 5 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 31 + 5 \cdot 16 = 142 \text{ г/моль}$

$M(H_3PO_4) = 3 \cdot Ar(H) + 1 \cdot Ar(P) + 4 \cdot Ar(O) = 3 \cdot 1 + 31 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (моль) оксида фосфора(V):

$n(P_2O_5) = \frac{m(P_2O_5)}{M(P_2O_5)} = \frac{71 \text{ г}}{142 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции определим количество вещества образовавшейся фосфорной кислоты. Стехиометрическое соотношение $n(P_2O_5) : n(H_3PO_4)$ составляет $1 : 2$.

$n(H_3PO_4) = 2 \cdot n(P_2O_5) = 2 \cdot 0.5 \text{ моль} = 1 \text{ моль}$

6. Вычислим массу фосфорной кислоты, которая является растворенным веществом в конечном растворе:

$m(H_3PO_4) = n(H_3PO_4) \cdot M(H_3PO_4) = 1 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 98 \text{ г}$

7. Рассчитаем общую массу полученного раствора. Согласно закону сохранения массы, она равна сумме масс исходных компонентов:

$m_{раствора} = m(H_2O) + m(P_2O_5) = 2000 \text{ г} + 71 \text{ г} = 2071 \text{ г}$

8. Теперь найдем массовую долю (%) фосфорной кислоты в растворе по формуле:

$\omega(\text{вещества}) = \frac{m(\text{вещества})}{m(\text{раствора})} \cdot 100\%$

$\omega(H_3PO_4) = \frac{m(H_3PO_4)}{m_{раствора}} \cdot 100\% = \frac{98 \text{ г}}{2071 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 4.732\%$

Округлив результат до сотых, получаем $4.73\%$.

Ответ: Массовая доля фосфорной кислоты в образовавшемся растворе составляет 4.73%.