Дано:
1. Масса 22%-ного раствора (m1) = 250 г
2. Массовая доля фосфорной кислоты в первом растворе (w1) = 22% = 0,22
3. Объем второго раствора (V2) = 250 мл = 0,250 л
4. Молярная концентрация второго раствора (C2) = 8 моль/л
5. Плотность второго раствора (ρ2) = 1,39 г/мл
Найти:
1. Молярную концентрацию полученного раствора (C)
2. Массовую долю фосфорной кислоты (w) в полученном растворе
Решение:
1. Найдем массу фосфорной кислоты в первом растворе:
m_H3PO4_1 = m1 * w1 = 250 г * 0,22 = 55 г
2. Найдем массу фосфорной кислоты во втором растворе:
Сначала найдем массу второго раствора:
маса второго раствора = V2 * ρ2 = 250 мл * 1,39 г/мл = 347,5 г
Теперь найдем количество молей фосфорной кислоты во втором растворе:
n_H3PO4_2 = C2 * V2 = 8 моль/л * 0,250 л = 2 моль
Теперь найдем массу фосфорной кислоты во втором растворе:
Молярная масса H3PO4 = 3 * 1,01 (H) + 30,97 (P) + 4 * 16,00 (O) = 97,99 г/моль
m_H3PO4_2 = n_H3PO4_2 * М(H3PO4) = 2 моль * 97,99 г/моль ≈ 195,98 г
3. Найдем общую массу фосфорной кислоты в полученном растворе:
m_H3PO4_total = m_H3PO4_1 + m_H3PO4_2 = 55 г + 195,98 г = 250,98 г
4. Найдем общую массу полученного раствора:
m_total = m1 + масса второго раствора = 250 г + 347,5 г = 597,5 г
5. Теперь найдем массовую долю фосфорной кислоты (w) в полученном растворе:
w = m_H3PO4_total / m_total = 250,98 г / 597,5 г ≈ 0,419 или 41,9%
6. Теперь найдем объем полученного раствора. Общий объем будет равен объему первого и второго растворов. Поскольку второй раствор имеет объем 250 мл (0,250 л), добавим его к объему первого раствора (который считается в основном, как масса):
Объем первого раствора можно найти через его массу и плотность, но в этой задаче достаточно будет принять, что на коротком промежутке это незначительно изменяет результат.
Теперь найдем молярную концентрацию полученного раствора:
C = n_H3PO4_total / V_total
Сначала найдем общее количество молей фосфорной кислоты:
n_H3PO4_total = m_H3PO4_total / М(H3PO4) = 250,98 г / 97,99 г/моль ≈ 2,56 моль
Общий объем полученного раствора (в литрах):
V_total = 0,250 л + (250 г / 1,27 г/мл) ≈ 0,250 л + 0,197 л ≈ 0,447 л
Теперь подставляем эти значения для расчета концентрации:
C = n_H3PO4_total / V_total = 2,56 моль / 0,447 л ≈ 5,73 моль/л
Ответ:
1. Молярная концентрация полученного раствора равна примерно 5,73 моль/л.
2. Массовая доля фосфорной кислоты в полученном растворе составляет примерно 41,9%.