Дано:
- масса фосфора (P) = 25,2 г
- массовая доля фосфорной кислоты (H3PO4) = 40,2 %
- плотность раствора = 1,25 г/см³
Найти:
объем раствора с указанными параметрами.
Решение:
1. Определим количество вещества фосфора, необходимого для получения фосфорной кислоты. Реакция между фосфором и кислородом приводит к образованию оксида фосфора(V), который затем реагирует с водой для получения фосфорной кислоты:
P + O2 → P2O5
P2O5 + 3 H2O → 2 H3PO4
Из уравнения видно, что 1 моль P дает 2 моль H3PO4. Сначала найдем количество вещества фосфора:
Молярная масса P ≈ 31 г/моль.
n(P) = масса P / молярная масса P
n(P) = 25,2 г / 31 г/моль ≈ 0,813 моль.
2. Находим количество вещества фосфорной кислоты, которое можно получить из 0,813 моль P:
n(H3PO4) = 2 * n(P) = 2 * 0,813 моль ≈ 1,626 моль.
3. Теперь находим массу полученной фосфорной кислоты:
масса H3PO4 = n(H3PO4) * молярная масса H3PO4
Молярная масса H3PO4 = 3*1 + 31 + 4*16 = 98 г/моль.
масса H3PO4 = 1,626 моль * 98 г/моль ≈ 159,51 г.
4. Теперь найдем массу раствора с данной массовой долей:
масса раствора = масса H3PO4 / массовая доля
масса раствора = 159,51 г / 0,402 ≈ 396,76 г.
5. Переведем массу раствора в объем, используя плотность:
объем раствора = масса раствора / плотность
объем раствора = 396,76 г / (1,25 г/см³) ≈ 317,41 см³.
Ответ:
Объем раствора с массовой долей фосфорной кислоты 40,2 % составляет примерно 317,41 см³.