Дано:
w(CaCl₂)=14%=0.14, V(раствор CaCl₂) = 141,6 мл, d(раствор CaCl₂)=1,12 г/мл,
w(Na₃PO₄)=20%=0.2, m(раствор Na₃PO₄)=246 г.
m(осадок) - ?, w(соли) - ?
Решение.
При смешивании растворов хлорида кальция CaCl₂ и фосфата натрия Na₃PO₄ образуется осадок нерастворимой соли фосфата кальция Ca₃(PO₄)₂. Уравнение реакции:
3 CaCl₂ 2 Na₃PO₄ = Ca₃(PO₄)₂↓ 6 NaCl
Определим массу и количество вещества фосфата натрия.
m(Na₃PO₄) = m(раствор Na₃PO₄) * w(Na₃PO₄)=246 г * 0,2 = 49,2 г.
M(Na₃PO₄) = 164 г/моль
n(Na₃PO₄) = m(Na₃PO₄) / M(Na₃PO₄) = 49,2 г/ 164 г/моль = 0,3 моль
Определим массу и количество вещества хлорида кальция.
Сначала найдем массу его раствора.
m(раствор CaCl₂) = V(раствор CaCl₂) * d(раствор CaCl₂) = 141,6 мл * 1,12 г/мл = 158,6 г.
m(CaCl₂) = m(раствор CaCl₂) * w(CaCl₂) = 158,6 г * 0,14 = 22,2 г
M(CaCl₂) = 111 г/моль
n(CaCl₂) = m(CaCl₂) * M(CaCl₂) = 22,2 г / 111 г/моль = 0,2 моль
Возвращаемся к уравнению реакции. Согласное ему, 3 моль CaCl₂ реагируют с 2 моль Na₃PO₄ с образованием 1 моль Ca₃(PO₄)₂ и 6 моль NaCl.
3 CaCl₂ 2 Na₃PO₄ = Ca₃(PO₄)₂ ↓ 6 NaCl
3 моль 2 моль 1 моль 6 моль
0,2 моль 0,3 моль
Как видно, Na₃PO₄ добавлен в избытке по сравнению с CaCl₂.
Это значит, что весь CaCl₂ вступит в реакцию осаждения Ca₃(PO₄)₂, и количество вещества Ca₃(PO₄)₂ (и NaCl) будет соответствовать количеству вещества CaCl₂. А избыток Na₃PO₄ останется в растворе.
Рассчитаем массы осадка Ca₃(PO₄)₂ , растворенного NaCl и избыточного Na₃PO₄. Расчеты ведем основываясь на реагенте, который был в недостатке - CaCl₂.
3 CaCl₂ 2 Na₃PO₄ = Ca₃(PO₄)₂ ↓ 6 NaCl
3 моль 2 моль 1 моль 6 моль
0,2 моль z моль х моль у моль
х = 0,2*1 / 3 = 0,067 моль.
m(Ca₃(PO₄)₂) = x*M(Ca₃(PO₄)₂) = 0,067 моль * 310 г/моль = 20,7 г
Это и есть масса осадка.
у = 0,2*6 / 3 = 0,4 моль
m(NaCl) = у*M(NaCl) = 0,4 моль * 58.4 г/моль = 23.4 г
z = 0.2*2/3 = 0,13 моль (столько Na₃PO₄ прореагировало)
А изначально Na₃PO₄ было 0,3 моль. Значит, непрореагировавший избыток Na₃PO₄ равен 0,3-0,13 = 0,17 моль.
m(Na₃PO₄) = 0,17 моль * M(Na₃PO₄) = 0.17 моль * 164 г/моль = 27,9 г.
Для расчета массовых долей солей в полученном растворе необходимо вычислить массу этого раствора. Она равна сумме масс двух исходных растворов за минусом массы осадка.
m(раствор) = 246 158,6 - 20,7 = 383,9 г
w(NaCl) = m(NaCl) / m(раствор) = 23,4 г / 383,9 г = 0,061 = 6,1%
w(Na₃PO₄) = m(Na₃PO₄) / m(раствор) = 27,9 г / 383,9 г = 0,073 = 7,3%
Ответ: масса осадка Ca₃(PO₄)₂ - 20,7 г,
массовая доля избыточного Na₃PO₄ - 7.3%,
массовая доля образовавшегося NaCl - 6,1%
более месяца назад
