Задача 4. Фосфид кальция массой 18,2 г растворили в 182,5 г 20%-ной соляной кислоты. К полученному раствору добавили 200,2 г кристаллической соды (Na2CO3·10H2O). Определите массовую долю карбоната натрия в конечном растворе.
Источник: Я сдам ЕГЭ. Типовые задания. А.А. Каверина, стр. 210.
Решение:
1. Вычислим количества всех веществ и составим уравнение реакции:
n(Ca3P2) = 18,2/182 = 0,1 моль
m(HCl) = 182,5·0,2 = 36,5 г
n(HCl) = 36,5/36,5 = 1 моль
M(Na2CO3·10H2O) = 286 г/моль
n(Na2CO3·10H2O) = 200,2/286 = 0,7 моль
| Ca3P2 | + | 6HCl | → | 3CaCl2 | + | 2PH3 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Было: | 0,1 моль | 1 моль | - | - | |||
| Стало: | - | 1-0,6 = 0,4 моль | 0,3 моль | 0,2 моль |
Фосфид кальция в недостатке, для полной реакции с ним необходимо в 6 раз большее количество соляной килоты, т.е. 0,6 моль. Избыток HCl составляет 1-0,6 = 0,4 моль.
2. Добавим в раствор кристаллическую соду, в результате чего протекают две реакции:
| 1) | CaCl2 | + | Na2CO3 | → | CaCO3 | + | 2NaCl |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Было: | 0,3 моль | 0,7 моль | - | - | |||
| Стало: | - | 0,7-0,3 = 0,4 моль | 0,3 моль | 0,6 моль |
Избыток карбоната натрия составляет: 0,7-0,3 = 0,4 моль.
| 2) | 2HCl | + | Na2CO3 | → | 2NaCl | + | CO2 | + | H2O |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Было: | 0,4 моль | 0,4 моль | - | - | - | ||||
| Стало: | - | 0,4-0,2=0,2 моль | 0,4 моль | 0,2 моль | 0,2 моль |
Соляная кислота в этой реакции расходуется полностью. В избытке остается карбонат натрия в количестве 0,4-0,2=0,2 моль.
m(Na2CO3) = 0,2·106 = 21,2 г.
3. Определяем массу конечного раствора:
m(конечного раствора) = m(Ca3P2) + m(р-ра HCl) + m(Na2CO3×10H2O) - m(PH3) - m(CO2) - m(CaCO3)
m(PH3) = 0,2·34 = 6,8 г.
m(CO2) = 0,2·44 = 8,8 г.
m(CaCO3) = 0,3·100 = 30 г.
m(конечного раствора) = 18,2 + 182,5 + 200,2 - 6,8 - 8,8 - 30 = 355,3 г.
w(Na2CO3) = 21,2/355,3 = 0,0597 или 5,97%.