При растворении 50 г оксида фосфора(V) в воде образовалось 60 г ортофосфорной кислоты. Определите выход...

Выход ортофосфорной кислоты составляет 120% от теоретически возможного, что указывает на ошибку в изначальных данных или проведении эксперимента.

Для решения этой задачи сначала нужно определить количество вещества оксида фосфора(V) и ортофосфорной кислоты.

Молярная масса оксида фосфора(V) (P2O5) равна 141,94 г/моль, а ортофосфорной кислоты (H3PO4) - 97,99 г/моль.

Так как масса оксида фосфора(V) равна 50 г, то количество вещества P2O5 можно найти по формуле: n(P2O5) = m/M = 50 г / 141,94 г/моль ≈ 0,352 моль

Исходя из уравнения реакции: P2O5 + 3H2O → 2H3PO4

Можно сказать, что для образования 1 моля ортофосфорной кислоты необходимо 1 моль оксида фосфора(V). Таким образом, теоретически возможное количество ортофосфорной кислоты равно 0,352 моль.

Масса образовавшейся ортофосфорной кислоты равна 60 г, следовательно, количество вещества H3PO4 можно найти по формуле: n(H3PO4) = m/M = 60 г / 97,99 г/моль ≈ 0,612 моль

Таким образом, выход ортофосфорной кислоты от теоретически возможного составляет: (0,612 моль / 0,352 моль) * 100% ≈ 173,9%

Значит, выход ортофосфорной кислоты составляет примерно 173,9% от теоретически возможного.

Чтобы определить выход ортофосфорной кислоты от теоретически возможного, сначала необходимо провести расчёты, связанные с химической реакцией между оксидом фосфора(V) и водой.

Химическая реакция

Оксид фосфора(V), ( \text{P}4\text{O}{10} ), реагирует с водой, образуя ортофосфорную кислоту, ( \text{H}_3\text{PO}_4 ). Уравнение реакции:

[ \text{P}4\text{O}{10} + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow 4\text{H}_3\text{PO}_4 ]

Стехиометрический расчёт

1. Молярные массы:

   • (\text{P}4\text{O}{10}): [ (4 \times 30.97) + (10 \times 16.00) = 283.88 \text{ г/моль} ]
   • (\text{H}_3\text{PO}_4): [ (3 \times 1.01) + (30.97) + (4 \times 16.00) = 97.99 \text{ г/моль} ]

2. Количество вещества (\text{P}4\text{O}{10}): [ \frac{50 \text{ г}}{283.88 \text{ г/моль}} = 0.176 \text{ моль} ]

3. Теоретическое количество (\text{H}_3\text{PO}_4):

   • По уравнению реакции, из 1 моля (\text{P}4\text{O}{10}) образуется 4 моля (\text{H}_3\text{PO}_4).
   • Поэтому из 0.176 моль (\text{P}4\text{O}{10}) образуется: [ 0.176 \text{ моль} \times 4 = 0.704 \text{ моль} \text{H}_3\text{PO}_4 ]

4. Масса теоретически возможного (\text{H}_3\text{PO}_4): [ 0.704 \text{ моль} \times 97.99 \text{ г/моль} = 68.98 \text{ г} ]

Выход реакции

1. Фактический выход (\text{H}_3\text{PO}_4}):

   • Фактически образовалось 60 г ортофосфорной кислоты.

2. Процентный выход: [ \frac{60 \text{ г}}{68.98 \text{ г}} \times 100\% = 87.00\% ]

Таким образом, выход ортофосфорной кислоты составил 87.00% от теоретически возможного.