Смешали 141,6 мл 14% CaCl2 c плотностью 1,12 гр/мл, и 246 гр 20%р-ра Na3PO4. Найдите массу осадка и массовую долю солей полученном р-ре.

Дано:

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%