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).
1) Li3P + 3HCl = 3LiCl + PH3
2) Li3N + 4HCl = 3LiCl + NH4Cl
Уравнения реакций составлены верно и соответствуют условию.
Определение состава исходной смеси:
n(PH3) = V(PH3) / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 моль
m(PH3) = n(PH3) · M(PH3) = 0,25 · 34 = 8,5 г
n(Li3P) = n(PH3) = 0,25 моль
1 моль Li3P содержит 3 · 3 + 15 = 24 моль протонов
1 моль Li3N содержит 3 · 3 + 7 = 16 моль протонов
n(протонов из Li3P) = 24 · n(Li3P) = 24 · 0,25 = 6 моль
n(протонов из Li3N) = 16 · n(Li3N)
n(протонов в смеси) = n(протонов из Li3P) + n(протонов из Li3N) = 6 + 16 · n(Li3N)
m(протонов в смеси) = n(протонов в смеси) · M(протона) = (6 + 16 · n(Li3N)) · 1 = 6 + 16 · n(Li3N)
m(Li3P) = n(Li3P) · M(Li3P) = 0,25 · 52 = 13 г
m(Li3N) = n(Li3N) · M(Li3N) = 35 · n(Li3N)
m(смеси) = m(Li3P) + m(Li3N) = 13 + 35 · n(Li3N)
По условию ω(протонов) = 46 %
(6 + 16 · n(Li3N)) / (13 + 35 · n(Li3N)) = 0,46 [1]
Пусть n(Li3N) = x моль, тогда:
(6 + 16x) / (13 + 35x) = 0,46 [1]
x = 0,2
n(Li3N) = 0,2 моль
m(Li3N) = n(Li3N) · M(Li3N) = 0,2 · 35 = 7 г
m(смеси) = m(Li3P) + m(Li3N) = 13 + 7 = 20 г
Определение количества оставшейся HCl:
m(HCl исх.) = m(р-ра HCl) / 100 % · ω(HCl) = 200 / 100 % · 36,5 % = 73 г
n(HCl исх.) = m(HCl исх.) / M(HCl) = 73 / 36,5 = 2 моль
n(HCl прореаг. с Li3P) = 3 · n(Li3P) = 3 · 0,25 = 0,75 моль
n(HCl прореаг. с Li3N) = 4 · n(Li3N) = 4 · 0,2 = 0,8 моль
n(HCl прореаг.) = n(HCl прореаг. с Li3P) + n(HCl прореаг. с Li3N) = 0,75 + 0,8 = 1,55 моль
n(HCl ост.) = n(HCl исх.) - n(HCl прореаг.) = 2 - 1,55 = 0,45 моль
m(HCl ост.) = n(HCl ост.) · M(HCl) = 0,45 · 36,5 = 16,425 г
Нахождение массовой доли HCl:
m(конечного р-ра) = m(р-ра HCl) + m(смеси) - m(PH3) = 200 + 20 - 8,5 = 211,5 г
ω(HCl) = m(HCl ост.) / m(конечного р-ра) · 100 % = 16,425 / 211,5 · 100 % = 7,8 %
Ход решения изложен логично и последовательно.
Верно произведены вычисления.
Ответ: ω(HCl) = 7,8 %
Получен правильный ответ.