Задача 4. В 250 мл воды растворили 13.8 г натрия, затем добавили 50 г 59%-ного раствора ортофосфорной кислоты. Определите массовую долю соли в полученном растворе.
Источник: Я сдам ЕГЭ. Типовые задания. А.А. Каверина, стр. 207.
Решение:
1) Запишем уравнение реакции натрия с водой и рассчитаем количества веществ:
n(Na) = 13.8/23 = 0.6 моль
n(NaOH) = n(Na) = 0.6 моль
| 2Na | + | 2H2O | → | 2NaOH | + | H2 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.6 моль | 0.6 моль | 0.3 моль |
2) Добавляем в раствор ортофосфорную кислоту:
m(H3PO4) = 50×0.59 = 29.5 г
n(H3PO4) = 0.3 моль
| 3NaOH | + | H3PO4 | → | Na3PO4 | + | 3H2O |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.6 моль | 0.3 моль |
Чтобы вся щелочь была израсходована в данной реакции необходимо иметь 0.6/3 = 0.2 моль кислоты, а мы имеем 0.3 моль. Следовательно, кислота взята в избытке и будет образовываться кислая соль. Замечаем, что n(NaOH):n(H3PO4) = 2:1. Следовательно протекает реакция с аналогичными коэффициентами, т.е. щелочи должно расходоваться в 2 раза больше:
| 2NaOH | + | H3PO4 | → | Na2HPO4 | + | 2H2O | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Было: | 0.6 моль | 0.3 моль | - | - | |||
| Стало: | - | - | 0.3 моль | 0.6 моль |
В результате реакции образовался гидрофосфат натрия в количестве 0.3 моль.
m(Na2HPO4) = 0.3×142 = 42.6 г.
3) Находим массу раствора:
m(р-ра) = m(H2O) + m(Na) + m(р-ра H3PO4) - m(H2)
m(H2) = 0.3×2 = 0.6 г.
m(р-ра) = 250 + 13.8 + 50 - 0.6 = 313.2 г.
w(Na2HPO4) = 42.6/313.2 = 0.136 или 13.6%