Дано:

Масса раствора ортофосфорной кислоты = 100 г

Массовая доля ортофосфорной кислоты в растворе = 9,8%

Масса раствора гидрогенортофосфата калия = 200 г

Массовая доля гидрогенортофосфата калия в растворе = 17,4%

Найти:

Масса солей в растворе после завершения реакции

Решение:

Реакция между ортофосфорной кислотой (H3PO4) и гидрогенортофосфатом калия (KH2PO4) может быть представлена следующим образом:

H3PO4 + KH2PO4 → K2HPO4 + 2H2O

В этой реакции одна молекула ортофосфорной кислоты реагирует с одной молекулой гидрогенортофосфата калия с образованием одной молекулы дипотассиум гидрогенортофосфата (K2HPO4) и двух молекул воды.

Перед началом реакции необходимо рассчитать массы ортофосфорной кислоты и гидрогенортофосфата калия в соответствующих растворах:

Масса ортофосфорной кислоты = Массовая доля х Общая масса = 9,8/100 х 100 г = 9,8 г

Масса гидрогенортофосфата калия = массовая доля х общая масса = 17,4/100 х 200 г = 34,8 г

Теперь мы можем использовать стехиометрию реакции для определения массы полученного дипотассиум гидрогенортофосфата. Молярная масса H3PO4, KH2PO4 и K2HPO4 составляет 98 г/моль, 136 г/моль и 174 г/моль, соответственно.

Из сбалансированного уравнения видно, что один моль H3PO4 реагирует с одним молем KH2PO4 с образованием одного моля K2HPO4. Следовательно, количество молей H3PO4 и KH2PO4 одинаково.

Количество молей H3PO4 = Масса/молярная масса = 9,8 г/98 г/моль = 0,1 моль

Количество молей KH2PO4 = масса/молярная масса = 34,8 г/136 г/моль = 0,2559 моль

Поскольку количество молей H3PO4 и KH2PO4 не одинаково, лимитирующим реактивом является H3PO4. Это означает, что вся H3PO4 прореагирует с KH2PO4, а часть KH2PO4 останется.

Количество молей полученного K2HPO4 равно количеству молей H3PO4:

Количество молей K2HPO4 = 0,1 моль

Масса полученного K2HPO4 может быть рассчитана по его молярной массе:

Масса K2HPO4 = Количество молей х Молярная масса = 0,1 моль х 174 г/моль = 17,4 г

Оставшуюся массу KH2PO4 можно рассчитать, вычтя массу KH2PO4, прореагировавшего с H3PO4, из исходной массы KH2PO4:

Масса оставшегося KH2PO4 = 34,8 г - (0,1 моль x 136 г/моль) = 20,24 г

Поэтому масса солей в растворе после завершения реакции равна сумме массы образовавшегося K2HPO4 и оставшейся массы KH2PO4:

Масса солей = Масса K2HPO4 + Масса оставшегося KH2PO4

= 17,4 г + 20,24 г

= 37.64 g