Номер 171, страница 41 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

171. Рассчитайте число катионов в водном растворе, содержащем фосфат натрия массой 12,8 г.

Дано:

Масса фосфата натрия ($Na_3PO_4$), $m(Na_3PO_4) = 12.8 \text{ г}$

Постоянная Авогадро, $N_A = 6.022 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$

$m(Na_3PO_4) = 12.8 \text{ г} = 0.0128 \text{ кг}$

Найти:

Число катионов, $N(\text{катионов})$ — ?

Решение:

1. Химическая формула фосфата натрия — $Na_3PO_4$.

2. При растворении в воде фосфат натрия, будучи сильным электролитом, полностью диссоциирует на ионы. Катионы — это положительно заряженные ионы. В данном случае это ионы натрия ($Na^+$). Уравнение диссоциации выглядит следующим образом:

$Na_3PO_4 \rightarrow 3Na^+ + PO_4^{3-}$

3. Из уравнения реакции видно, что из одной формульной единицы фосфата натрия образуется три катиона натрия. Следовательно, количество вещества катионов ($n(Na^+)$) будет в три раза больше количества вещества фосфата натрия ($n(Na_3PO_4)$):

$n(Na^+) = 3 \cdot n(Na_3PO_4)$

4. Рассчитаем молярную массу фосфата натрия, используя относительные атомные массы элементов из Периодической системы Д. И. Менделеева: $Ar(Na) \approx 23$, $Ar(P) \approx 31$, $Ar(O) \approx 16$.

$M(Na_3PO_4) = 3 \cdot Ar(Na) + Ar(P) + 4 \cdot Ar(O) = 3 \cdot 23 + 31 + 4 \cdot 16 = 69 + 31 + 64 = 164 \text{ г/моль}$.

5. Найдем количество вещества фосфата натрия массой 12,8 г, используя формулу $n = m/M$:

$n(Na_3PO_4) = \frac{m(Na_3PO_4)}{M(Na_3PO_4)} = \frac{12.8 \text{ г}}{164 \text{ г/моль}} \approx 0.07805 \text{ моль}$.

6. Теперь рассчитаем количество вещества катионов натрия:

$n(Na^+) = 3 \cdot n(Na_3PO_4) \approx 3 \cdot 0.07805 \text{ моль} \approx 0.23415 \text{ моль}$.

7. Наконец, найдем общее число катионов ($N$), умножив количество вещества катионов ($n$) на постоянную Авогадро ($N_A$):

$N(\text{катионов}) = N(Na^+) = n(Na^+) \cdot N_A \approx 0.23415 \text{ моль} \cdot 6.022 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1} \approx 1.41 \cdot 10^{23}$.

Ответ: число катионов в водном растворе, содержащем 12,8 г фосфата натрия, составляет $1.41 \cdot 10^{23}$.