Готовимся к олимпиадам, страница 169 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

1. В агрохимии содержание питательного элемента фосфора в минеральных удобрениях принято выражать в пересчете на оксид фосфора(V). Определите массовую долю оксида фосфора(V) в преципитате $ \mathrm{CaHPO}_{4} \cdot 2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} $, который применяется в качестве удобрения и кормовой добавки.

1. Дано:

Вещество: преципитат (кальция гидрофосфат дигидрат) - $CaHPO_4 \cdot 2H_2O$.

Найти:

Массовую долю оксида фосфора(V), $\omega(P_2O_5)$, в преципитате.

Решение:

В агрохимии содержание фосфора в удобрениях принято выражать в пересчете на оксид фосфора(V), $P_2O_5$. Это означает, что мы должны найти, какую массовую долю составляла бы масса $P_2O_5$, содержащая такое же количество фосфора, что и в исходном веществе.

1. Рассчитаем молярную массу преципитата $CaHPO_4 \cdot 2H_2O$. Для этого используем относительные атомные массы элементов: $Ar(Ca) = 40$, $Ar(H) = 1$, $Ar(P) = 31$, $Ar(O) = 16$.

$M(CaHPO_4 \cdot 2H_2O) = Ar(Ca) + Ar(H) + Ar(P) + 4 \cdot Ar(O) + 2 \cdot (2 \cdot Ar(H) + Ar(O))$

$M(CaHPO_4 \cdot 2H_2O) = 40 + 1 + 31 + 4 \cdot 16 + 2 \cdot (2 \cdot 1 + 16) = 136 + 2 \cdot 18 = 136 + 36 = 172$ г/моль.

2. Определим, какое количество вещества $P_2O_5$ эквивалентно фосфору, содержащемуся в 1 моль $CaHPO_4 \cdot 2H_2O$.

В 1 моль $CaHPO_4 \cdot 2H_2O$ содержится 1 моль атомов фосфора (P).

В 1 моль оксида фосфора(V), $P_2O_5$, содержится 2 моль атомов фосфора. Следовательно, 1 моль атомов фосфора содержится в 0,5 моль $P_2O_5$.

Таким образом, фосфору в 1 моль $CaHPO_4 \cdot 2H_2O$ эквивалентно 0,5 моль $P_2O_5$.

3. Рассчитаем молярную массу оксида фосфора(V), $P_2O_5$.

$M(P_2O_5) = 2 \cdot Ar(P) + 5 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 31 + 5 \cdot 16 = 62 + 80 = 142$ г/моль.

4. Найдем массу 0,5 моль $P_2O_5$.

$m(P_2O_5) = n(P_2O_5) \cdot M(P_2O_5) = 0.5 \text{ моль} \cdot 142 \text{ г/моль} = 71$ г.

Эта масса $P_2O_5$ эквивалентна массе фосфора в 1 моль (172 г) преципитата.

5. Рассчитаем массовую долю $\omega(P_2O_5)$ в преципитате.

$\omega(P_2O_5) = \frac{m(P_2O_5)_{\text{экв.}}}{m(CaHPO_4 \cdot 2H_2O)} \cdot 100\%$

$\omega(P_2O_5) = \frac{71 \text{ г}}{172 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 41,28\%$

Ответ: Массовая доля оксида фосфора(V) в преципитате $CaHPO_4 \cdot 2H_2O$ составляет 41,28%.