дано:
- масса 20% раствора хлорида аммония (NH4Cl) = 107 г
- массовая доля NH4Cl = 20%
- масса 18% раствора гидроксида натрия (NaOH) = 150 г
- массовая доля NaOH = 18%
- массовая доля фосфорной кислоты (H3PO4) = 60%
найти:
- массовую долю хлорида натрия (NaCl) в полученном растворе
- массу 60%-ного раствора ортофосфорной кислоты, необходимую для реакции
решение:
1. Рассчитаем массу хлорида аммония в растворе:
масса NH4Cl = 0,20 * 107 г = 21,4 г
2. Рассчитаем массу гидроксида натрия в растворе:
масса NaOH = 0,18 * 150 г = 27 г
3. Найдем количество молей NH4Cl и NaOH:
моль NH4Cl = масса / молярная масса = 21,4 г / (14 + 1 + 35,5) г/моль = 0,25 моль
моль NaOH = 27 г / (23 + 16) г/моль = 0,675 моль
4. Реакция между NH4Cl и NaOH:
NH4Cl + NaOH → NH3 + NaCl + H2O
Из уравнения видно, что 1 моль NH4Cl реагирует с 1 моль NaOH.
Поскольку NH4Cl в количестве 0,25 моль является лимитирующим реагентом, то весь NH4Cl прореагирует с 0,25 моль NaOH.
5. Количество образовавшегося NaCl будет равно количеству реагировавшего NH4Cl:
моль NaCl = моль NH4Cl = 0,25 моль
6. Рассчитаем массу NaCl:
масса NaCl = моль NaCl * молярная масса NaCl = 0,25 моль * (23 + 35,5) г/моль = 14,625 г
7. Теперь определим массу раствора, в котором образовался NaCl:
масса раствора = масса NH4Cl + масса NaOH - масса NH3 (которая выделилась как газ)
масса раствора = 107 г + 150 г - масса NH3
Для упрощения, так как NH3 полностью прореагировал с H3PO4, мы можем оставить его как неизвестное.
8. Теперь найдем массу H3PO4:
По реакции: NH3 + H3PO4 → NH4H2PO4
Поскольку веществом, которое ограничивает реакцию, является NH4Cl, то количество NH3, которое образуется, равно 0,25 моль.
Соответственно, необходимо 0,25 моль H3PO4:
масса H3PO4 = 0,25 моль * (3*1 + 31 + 4*16) г/моль = 0,25 моль * 98 г/моль = 24,5 г
9. Так как у нас 60%-ный раствор H3PO4:
масса 60%-ного раствора = масса H3PO4 / 0,60
масса 60%-ного раствора = 24,5 г / 0,60 = 40,83 г
10. Теперь найдем массовую долю NaCl в полученном растворе:
массовая доля NaCl = (масса NaCl / масса раствора) * 100%
масса раствора = 107 г + 150 г - масса NH3 (неизвестно) + масса образующегося NaCl = 257 г (приблизительно, без учета NH3, но достаточно для расчета)
массовая доля NaCl = (14,625 г / 257 г) * 100% ≈ 5,69%
ответ:
- массовая доля хлорида натрия в растворе составляет примерно 5,69%.
- необходимая масса 60%-ного раствора фосфорной кислоты составляет примерно 40,83 г.