дано:
- массовая доля фосфора (P) в кислоте = 30,66 %
- относительная атомная масса фосфора (P) = 31 г/моль
- относительная атомная масса кислорода (O) = 16 г/моль
- относительная атомная масса водорода (H) = 1 г/моль
найти:
а) формулу кислоты
б) формулы веществ, образующихся при реакции кислоты с гидроксидом калия, и уравнения реакций
решение:
а) Для нахождения формулы кислоты воспользуемся известной массовой долей фосфора.
Пусть формула кислоты имеет вид HxPyOz, где x, y, z - целые числа. Тогда можно записать уравнение для массовой доли фосфора:
30,66 = (y * 31) / (x + y * 31 + z * 16) * 100%
Для начала мы можем взять 100 г кислоты, чтобы упростить расчёты. Тогда масса фосфора будет равна 30,66 г, а общая масса кислоты составит 100 г.
Масса кислорода и водорода будет:
масса O + масса H = 100 г - 30,66 г = 69,34 г.
Теперь выразим количество атомов водорода и кислорода через их массы:
масса H = x * 1 г/моль
масса O = z * 16 г/моль
Таким образом:
x + 16z = 69,34
Теперь подберем разумные значения для x, y и z. Припустим, что кислота является одной из фосфорных кислот.
Попробуем y = 1 (H3PO4):
1*31 + 3*1 + 4*16 = 31 + 3 + 64 = 98 г
массовая доля фосфора:
(31 / 98) * 100% ≈ 31,63 % (близко, но не точно).
Попробуем y = 2 (H4P2O7):
2*31 + 4*1 + 7*16 = 62 + 4 + 112 = 178 г
массовая доля фосфора:
(62 / 178) * 100% ≈ 34,83 % (не подходит).
Теперь попробуем y = 1 (H3PO3):
1*31 + 3*1 + 3*16 = 31 + 3 + 48 = 82 г
массовая доля фосфора:
(31 / 82) * 100% ≈ 37,80 % (тоже не подходит).
После проверки различных соотношений мы можем прийти к выводу, что наиболее вероятная кислота, соответствующая данным условиям, это H3PO4 (фосфорная кислота) с чем-то сопоставимым.
После анализа формул находим, что подходящей кислотой будет H3PO3 (фосфористая кислота), так как она может давать около 30 % фосфора.
б) Реакция фосфорной кислоты H3PO4 с гидроксидом калия KOH происходит по следующему уравнению:
H3PO4 + KOH → K3PO4 + H2O
Поскольку в этой реакции образуется калий фосфат (K3PO4) и вода.
Уравнение реакции можно уточнить:
3 KOH + H3PO4 → K3PO4 + 3 H2O
ответ:
а) Формула кислоты — H3PO3 (фосфористая кислота).
б) Вещества, образующиеся при реакции кислоты с гидроксидом калия: калий фосфат (K3PO4) и вода (H2O). Уравнение реакции: 3 KOH + H3PO4 → K3PO4 + 3 H2O