Question

Фосфид кальция массой 36,4 г подвергли гидролизу. Образовавшийся газ сожгли в избытке кислорода. Полученную кислоту смешали с 50 мл 25%-ного раствора натриевой щелочи (плотность ρ = 1,28 г/см3). Определите состав образовавшейся соли и ее массовую долю в растворе.

Answer 1

Фосфид кальция гидролизуется с образованием щелочи и выделением фосфина:

Ca₃P₂ + 6H₂O → 3Ca(OH)₂ + 2PH₃↑

В присутствии кислорода фосфин самопроизвольно воспламеняется:

PH₃ + 2O₂ → H₃PO₄

С гидроксидом натрия ортофосфорная кислота реагирует с образованием средней либо кислых солей ортофосфорной кислоты в зависимости от соотношений реагентов.

Вычислим количество вещества фосфида кальция:

ν(Ca₃P₂) = 36,4 г/182 г/моль = 0,2 моль

По уравнению гидролиза фосфида кальция ν(PH₃) = 2ν(Ca₃P₂), следовательно, ν(PH₃) = ν(H₃PO₄) = 2 · 0,2 моль = 0,4 моль

Вычислим массу раствора натриевой щелочи, массу и количество вещества гидроксида натрия:

m(р-ра NaOH) = V(р-ра NaOH) · ρ(р-ра NaOH) = 50 мл · 1,28 г/см³ = 64 г

m(NaOH) = 64 г · 0,25 = 16 г; ν(NaOH) = 16 г/40 г/моль = 0,4 моль

По условию задачи ν(H₃PO₄) = ν(NaOH) = 0,4 моль, следовательно, продуктом реакции эквимолярных количеств щелочи и ортофосфорной кислоты является дигидроортофосфат натрия — NaH₂PO₄.

Уравнение реакции между эквимолярными количествами гидроксида натрия и ортофосфорной кислоты записывается в виде:

H₃PO₄ + NaOH → H₂O + NaH₂PO₄ (дигидроортофосфат натрия)

Для нахождения массы раствора необходимо вычислить массы ортофосфорной кислоты и дигидроортофосфата натрия:

m(H₃PO₄) = 0,4 моль · 98 г/моль = 39,2 г; m(NaH₂PO₄) = 0,4 моль · 120 г/моль = 48 г

Вычислим массу образовавшегося раствора:

m(р-ра) = 64 г + 39,2 г = 103,2 г

Определим массовую долю дигидроортофосфата натрия в образовавшемся растворе:

ω(NaH₂PO₄) = 48 г/103,2 г · 100% = 46,51%