Задание №34 — Типы расчётных задач

Решение. Уравнения реакций, указанных в условии:
Ca₃P₂ + 6HCl → 3CaCl₂ + 2PH₃↑
Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂↑ + H₂O
Na₂CO₃ + CaCl₂ → CaCO₃↓ + 2NaCl

1. Растворение фосфида кальция.
n(Ca₃P₂) = 18,2 г / 182 г/моль = 0,1 моль;
m(HCl) = 182,5 г · 0,2 = 36,5 г; n(HCl) = 36,5 г / 36,5 г/моль = 1 моль.
На 0,1 моль фосфида требуется 6 · 0,1 моль = 0,6 моль HCl, а взято 1 моль, значит кислота в избытке, фосфид растворяется полностью:
n(PH₃) = 2 · 0,1 моль = 0,2 моль; m(PH₃) = 0,2 моль · 34 г/моль = 6,8 г (газ уходит);
n(CaCl₂) = 3 · 0,1 моль = 0,3 моль;
n(HCl, ост.) = 1 моль − 0,6 моль = 0,4 моль.
m(р-ра) = 18,2 г + 182,5 г − 6,8 г = 193,9 г.

2. Сколько соды добавили. M(Na₂CO₃·10H₂O) = 106 + 10 · 18 = 286 г/моль;
n(Na₂CO₃·10H₂O) = 200,2 г / 286 г/моль = 0,7 моль, то есть в раствор вносится 0,7 моль Na₂CO₃ и 7 моль воды.

3. Порядок расходования соды. Сначала карбонат реагирует с оставшейся кислотой, и только затем — с хлоридом кальция:
на 0,4 моль HCl расходуется n = 0,4 моль / 2 = 0,2 моль Na₂CO₃, при этом n(CO₂) = 0,2 моль, m(CO₂) = 0,2 моль · 44 г/моль = 8,8 г (газ уходит);
на 0,3 моль CaCl₂ расходуется ещё 0,3 моль Na₂CO₃, выпадает n(CaCO₃) = 0,3 моль, m(CaCO₃) = 0,3 моль · 100 г/моль = 30 г.
Всего израсходовано 0,2 моль + 0,3 моль = 0,5 моль, значит сода в избытке и в растворе остаётся
n(Na₂CO₃, ост.) = 0,7 моль − 0,5 моль = 0,2 моль; m = 0,2 моль · 106 г/моль = 21,2 г.

4. Масса конечного раствора. Из системы выводятся углекислый газ и осадок карбоната кальция:
m(р-ра кон.) = 193,9 г + 200,2 г − 8,8 г − 30 г = 355,3 г.

5. Массовая доля карбоната натрия.
ω(Na₂CO₃) = 21,2 г / 355,3 г = 0,0597, то есть 5,97 %.

Проверка: кальций сохраняется — 0,3 моль CaCl₂ полностью перешли в 0,3 моль CaCO₃ (30 г осадка), поэтому ионов Ca²⁺ в конечном растворе нет и остаток соды с ними не реагирует.

Ответ: Ca₃P₂ + 6HCl → 3CaCl₂ + 2PH₃↑; Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂↑ + H₂O; Na₂CO₃ + CaCl₂ → CaCO₃↓ + 2NaCl; ω(Na₂CO₃) ≈ 5,97 %.

Источник: ФИПИ