10. При взаимодействии 20 г фосфора (Р) с кислородом (О2), образовался оксид фосфора (Р2О5). Вычислите массу оксида фосфора (Р2О5), если массовая доля выхода по сравнению с теоретически возможным составляет 70% Уравнение реакции: 4Р + 5О2 = 2Р2О5

При нагревании от 0 до 298 К при постоянном атмосферном давлении сначала нагревается твердый лед – от 0 до 273 К  (от -273 до 0 градусов Цельсия) , затем лед плавится при 273 К (0 градусов Цельсия), затем жидкая вода нагревается от 273 до 298 К (от 0 до 25 градусов Цельсия).

Количество теплоты (тепловой эффект) нагревания (охлаждения) Q = удельная теплоемкость с * масса m * изменение температуры Т.

Теплота кристаллизации (плавления) Qк = удельная теплота кристаллизации (плавления) ск * масса m.

 

Сначала проведем расчет для одного килограмма (m=1 кг).

 

Удельная теплоемкость льда с= 2,06 кДж / (кг*К).

Q1 (нагрев льда от 0 до 273 К) = 2,06 кДж/(кг*К)  * 1 кг * (273 – 0) К = 562,38 кДж (килограммы и кельвины сократились).

 

Удельная теплота плавления льда сk = 335 кДж / кг.

Q2 (плавление льда) = 335 кДж / кг * 1 кг = 335 кДж.

 

Удельная теплоемкость воды c = 4,187 кДж / (кг*К).

Q3 (нагрев воды от 273 до 298 К) = 4,187 кДж / (кг*К) * 1 кг * (298-273) К = 104,675 кДж.

 

Общий тепловой эффект Q = Q1 + Q2 + Q3 = 562,38 + 335 + 104,675 = 1002,055 кДж.

Теперь найдем тепловой эффект для 1 моль льда (воды).

Молярная масса воды M(H₂O) = 2*A(H) + A(O) = 2*1 + 16 = 18 г/моль. 

То есть масса 1 моль льда (воды) – 18 г.

Составляем пропорцию:

1 кг (1000 г)   –    1002,055 кДж

18 г                -         х кДж

х = 1002,055 кДж * 18 г / 1000 г = 18,037 кДж.

Поскольку теплоемкость зависит от температуры, то это приближенный ответ. Поэтому округляем его. Поскольку при нагревании и плавлении теплота подводится к системе (ко льду и воде), то есть расходуется, то ответ берем со знаком минус
ответ: -18 кДж
  

Дано:
m(H₃PO₄)=19,6г.

m(P₂O₅)-?
m(H₂O)-?
1. Определим  молярную массу ортофосфорной кислоты и ее количество вещества в 19,6г.:
M(H₃PO₄)=1x3+31+16x4=98г./моль
n(H₃PO₄)=m(H₃PO₄)÷M(H₃PO₄)=19,6г.÷98г./моль=0,2моль
2.Запишем уравнение реакции:
P₂O₅ + 3H₂O = 2H₃PO₄
3. Анализируем уравнение реакции: по уравнению реакции для образования 2 моль фосфорной кислоты потребуется 1моль оксида фосфора(V) и 3моль воды, значит для получения 0,2моль фосфорной кислоты потребуется 0,2моль оксида фосфора(V) и 0,3моль воды.
n(P₂O₅)=0,2моль     n(H₂O)=0,3моль
4. Определим молярную массу оксида фосфора(V) и его массу количеством вещества  0,2моль:
M(P₂O₅)=31x2+16x5=142г./моль
m(P₂O₅)=n(P₂O₅)хM(P₂O₅)=0,2мольх142г./моль=28,4г.
5. Определим молярную массу воды и ее массу количеством вещества  0,3моль:
M(H₂O)=1x2+16=17г./моль
m(H₂O)=n(H₂O)хM(H₂O)=0,3мольх17г./моль=5,1г.
5. ответ: для получения ортофосфорной кислоты массой 19,6г потребуется 28,4г.оксида фосфора(V)  и 5,1г. аводы