Номер 1126, страница 178 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1126. Какие массы оксида фосфора(V) и гидроксида калия необходимо взять, чтобы получить ортофосфат калия массой 5,66 г?

Дано:

$m(\text{K}_3\text{PO}_4) = 5,66 \text{ г}$

Найти:

$m(\text{P}_2\text{O}_5) - ?$

$m(\text{KOH}) - ?$

Решение:

1. Для решения задачи необходимо составить уравнение химической реакции между оксидом фосфора(V) (кислотный оксид) и гидроксидом калия (щелочь). В результате реакции образуется средняя соль — ортофосфат калия и вода. Сбалансированное уравнение реакции выглядит следующим образом:

$\text{P}_2\text{O}_5 + 6\text{KOH} \rightarrow 2\text{K}_3\text{PO}_4 + 3\text{H}_2\text{O}$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в реакции. Для этого воспользуемся периодической системой химических элементов Д. И. Менделеева, округляя атомные массы до целых чисел (кроме хлора):

$Ar(\text{P}) = 31 \text{ г/моль}$, $Ar(\text{O}) = 16 \text{ г/моль}$, $Ar(\text{K}) = 39 \text{ г/моль}$, $Ar(\text{H}) = 1 \text{ г/моль}$.

Молярная масса оксида фосфора(V) ($\text{P}_2\text{O}_5$):

$M(\text{P}_2\text{O}_5) = 2 \cdot Ar(\text{P}) + 5 \cdot Ar(\text{O}) = 2 \cdot 31 + 5 \cdot 16 = 62 + 80 = 142 \text{ г/моль}$

Молярная масса гидроксида калия ($\text{KOH}$):

$M(\text{KOH}) = Ar(\text{K}) + Ar(\text{O}) + Ar(\text{H}) = 39 + 16 + 1 = 56 \text{ г/моль}$

Молярная масса ортофосфата калия ($\text{K}_3\text{PO}_4$):

$M(\text{K}_3\text{PO}_4) = 3 \cdot Ar(\text{K}) + Ar(\text{P}) + 4 \cdot Ar(\text{O}) = 3 \cdot 39 + 31 + 4 \cdot 16 = 117 + 31 + 64 = 212 \text{ г/моль}$

3. Вычислим количество вещества (в молях) ортофосфата калия массой 5,66 г по формуле $n = m/M$:

$n(\text{K}_3\text{PO}_4) = \frac{m(\text{K}_3\text{PO}_4)}{M(\text{K}_3\text{PO}_4)} = \frac{5,66 \text{ г}}{212 \text{ г/моль}} \approx 0,0267 \text{ моль}$

4. Используя стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции, найдем количество вещества исходных реагентов — оксида фосфора(V) и гидроксида калия.

Из уравнения реакции видно, что для получения 2 моль $\text{K}_3\text{PO}_4$ требуется 1 моль $\text{P}_2\text{O}_5$. Следовательно:

$n(\text{P}_2\text{O}_5) = \frac{1}{2} n(\text{K}_3\text{PO}_4) = \frac{1}{2} \cdot 0,0267 \text{ моль} \approx 0,01335 \text{ моль}$

Для получения 2 моль $\text{K}_3\text{PO}_4$ требуется 6 моль $\text{KOH}$. Следовательно:

$n(\text{KOH}) = \frac{6}{2} n(\text{K}_3\text{PO}_4) = 3 \cdot n(\text{K}_3\text{PO}_4) = 3 \cdot 0,0267 \text{ моль} \approx 0,0801 \text{ моль}$

5. Теперь рассчитаем массы необходимых реагентов по формуле $m = n \cdot M$:

Масса оксида фосфора(V):

$m(\text{P}_2\text{O}_5) = n(\text{P}_2\text{O}_5) \cdot M(\text{P}_2\text{O}_5) = 0,01335 \text{ моль} \cdot 142 \text{ г/моль} \approx 1,896 \text{ г}$

Масса гидроксида калия:

$m(\text{KOH}) = n(\text{KOH}) \cdot M(\text{KOH}) = 0,0801 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} \approx 4,486 \text{ г}$

Округлим полученные значения до сотых.

Ответ: необходимо взять 1,90 г оксида фосфора(V) и 4,49 г гидроксида калия.