дано:
- Масса фосфора (m(P)) = 24,8 г
- Объем кислорода (V(O2)) = 17,92 дм3 = 17,92 л
- Давление (P) = 101,3 кПа (н. у.)
- Температура (T) = 273,15 К (н. у.)
найти:
Массовую долю оксида фосфора(V) в полученной смеси продуктов.
решение:
1. Сначала найдем количество вещества фосфора:
n(P) = m(P) / M(P), где M(P) = 31 г/моль.
n(P) = 24,8 г / 31 г/моль = 0,8 моль.
2. Найдем количество вещества кислорода:
Используем уравнение состояния идеального газа:
PV = nRT
где R = 8,31 Дж/(моль·К) = 0,08314 л·атм/(моль·К).
Для пересчета давления в атмосферные единицы: P = 101,3 кПа = 1 атм.
Теперь подставим значения:
n(O2) = PV / RT = (1 атм * 17,92 л) / (0,08314 л·атм/(моль·К) * 273,15 К)
n(O2) ≈ 0,8 моль.
3. Реакция сгорания фосфора может быть записана следующим образом:
4P + 5O2 → 2P2O5 (оксид фосфора(V))
P + O2 → PO (оксид фосфора(III))
4. Теперь определим, сколько моль каждого оксида образуется в зависимости от соотношения реагентов. Поскольку у нас есть 0,8 моль фосфора и 0,8 моль кислорода, мы можем предположить, что всякий фосфор сгорит полностью с образованием двух оксидов.
Сначала определим максимальное количество P2O5:
4 моль P требуют 5 моль O2 = 0,8 моль P требует 1 моль O2, то есть
Весь доступный фосфор (0,8 моль) может образовать 0,4 моль P2O5 и соответствующее количество O2.
Это значит, что после образования оксида фосфора(V), оставшееся количество O2:
n(O2) = 0,8 - (0,4 * 5 / 4) = 0,8 - 0,5 = 0,3 моль.
5. Теперь найдем массу полученных оксидов:
- Масса P2O5:
0,4 моль * 142 г/моль = 56,8 г.
- Масса PO:
(0,8 - 0,4)* (32 г/моль + 31 г/моль) = 0,4 моль * 47 г/моль = 18,8 г.
6. Общая масса смеси:
56,8 г + 18,8 г = 75,6 г.
7. Рассчитаем массовую долю оксида фосфора(V):
w(P2O5) = (масса P2O5 / общая масса смеси) * 100%
w(P2O5) = (56,8 г / 75,6 г) * 100% ≈ 75,1%.
ответ:
Массовая доля оксида фосфора(V) в полученной смеси составляет примерно 75,1%.