Задание №34 — Типы расчётных задач

Задание №34

Смесь фосфида и нитрида лития, в которой масса протонов в ядрах всех атомов составляет 46% от общей массы смеси, растворили в 200 г 36,5%-ной соляной кислоты. При этом выделилось 5,6 л (н.у.) газа. Вычислите массовую долю кислоты в конечном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения
и обозначения искомых физических величин).

Ваше решениедо 4 баллов

Запишите решение задачи...

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение. Уравнения реакций, указанных в условии:
Li₃P + 3HCl → 3LiCl + PH₃↑
Li₃N + 4HCl → 3LiCl + NH₄Cl

1. Какой газ выделяется. Соляная кислота взята с избытком, поэтому образующийся из нитрида аммиак сразу связывается ею в хлорид аммония и раствор не покидает. Фосфин с соляной кислотой в водном растворе не реагирует, значит 5,6 л газа — это PH₃:
n(PH₃) = 5,6 л / 22,4 л/моль = 0,25 моль,
и по первому уравнению n(Li₃P) = n(PH₃) = 0,25 моль.

2. Состав смеси по массе протонов. В ядрах атомов Li₃P протонов 3 · 3 + 15 = 24, то есть на 52 г вещества приходится 24 г протонов; в Li₃N протонов 3 · 3 + 7 = 16 на 35 г вещества.
Пусть n(Li₃P) = a моль, n(Li₃N) = b моль, тогда
(24a + 16b) / (52a + 35b) = 0,46;
24a + 16b = 23,92a + 16,1b; 0,08a = 0,1b; b = 0,8a.
При a = 0,25 моль получаем b = n(Li₃N) = 0,2 моль.
m(смеси) = 0,25 моль · 52 г/моль + 0,2 моль · 35 г/моль = 13 г + 7 г = 20 г.

Проверка: масса протонов = 24 · 0,25 + 16 · 0,2 = 9,2 г; 9,2 г / 20 г = 0,46 — условие выполняется.

3. Сколько кислоты израсходовано.
n(HCl) = 200 г · 0,365 / 36,5 г/моль = 2 моль.
По уравнениям: на фосфид 3 · 0,25 моль = 0,75 моль, на нитрид 4 · 0,2 моль = 0,8 моль;
n(HCl, израсх.) = 0,75 моль + 0,8 моль = 1,55 моль.
Значит кислота действительно в избытке (как и предполагалось в п. 1), и остаётся
n(HCl, ост.) = 2 моль − 1,55 моль = 0,45 моль;
m(HCl, ост.) = 0,45 моль · 36,5 г/моль = 16,425 г.

4. Масса конечного раствора. Из системы уходит только фосфин:
m(PH₃) = 0,25 моль · 34 г/моль = 8,5 г;
m(р-ра кон.) = 20 г + 200 г − 8,5 г = 211,5 г.

5. Массовая доля кислоты.
ω(HCl) = 16,425 г / 211,5 г = 0,0777, то есть 7,77 %.

Ответ: Li₃P + 3HCl → 3LiCl + PH₃↑; Li₃N + 4HCl → 3LiCl + NH₄Cl; ω(HCl) ≈ 7,77 %.

Источник: ФИПИ

НазадЗадание №34Далее