1. Написать формулу вещества, обозначив индексы через x, y, z.
2. Если неизвестна массовая доля одного из элементов, то её находят, отняв от 100 % известные массовые доли.
3. Найти соотношение индексов, для этого массовую долю каждого элемента (лучше в %) разделить на его атомную массу (округлить до тысячных долей)
x : y: z = ω1 / Ar1 : ω2 / Ar2 : ω3 / Ar3
4. Полученные числа привести к целым. Для этого разделить их на наименьшее из полученных чисел. При необходимости (если опять получилось дробное число) после этого домножить до целого числа на 2, 3, 4 … .
5. Получится простейшая формула. Для большинства неорганических веществ она совпадает с истинной, для органических, наоборот, не совпадает.
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%
Вывод формул веществ по массовым долям элементов.
1. Написать формулу вещества, обозначив индексы через x, y, z.
2. Если неизвестна массовая доля одного из элементов, то её находят, отняв от 100 % известные массовые доли.
3. Найти соотношение индексов, для этого массовую долю каждого элемента (лучше в %) разделить на его атомную массу (округлить до тысячных долей)
x : y: z = ω1 / Ar1 : ω2 / Ar2 : ω3 / Ar3
4. Полученные числа привести к целым. Для этого разделить их на наименьшее из полученных чисел. При необходимости (если опять получилось дробное число) после этого домножить до целого числа на 2, 3, 4 … .
5. Получится простейшая формула. Для большинства неорганических веществ она совпадает с истинной, для органических, наоборот, не совпадает.
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%