5(4). Смешали 140 г 20%-ного раствора гидроксида натрия и 294 г 10%-ного раствора ортофосфорной кислоты. Вычислите массовые доли веществ в растворе после реакции.

Для решения задачи необходимо знать уравнения химических реакций, протекающих между гидроксидом натрия и ортофосфорной кислотой. Также нужно уметь рассчитывать массу вещества в растворе и массовую долю вещества в растворе.

1. Запишем уравнения возможных реакций между гидроксидом натрия (NaOH) и ортофосфорной кислотой (H₃PO₄):

• NaOH + H₃PO₄ = NaH₂PO₄ + H₂O
• 2NaOH + H₃PO₄ = Na₂HPO₄ + 2H₂O
• 3NaOH + H₃PO₄ = Na₃PO₄ + 3H₂O

2. Определим массу гидроксида натрия в 20%-ном растворе:

$$m(NaOH) = 140 \cdot 0.2 = 28 \text{ г}$$.

3. Определим массу ортофосфорной кислоты в 10%-ном растворе:

$$m(H_3PO_4) = 294 \cdot 0.1 = 29.4 \text{ г}$$.

4. Определим количество вещества гидроксида натрия:

$$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$$.

$$n(NaOH) = \frac{28}{40} = 0.7 \text{ моль}$$.

5. Определим количество вещества ортофосфорной кислоты:

$$M(H_3PO_4) = 3 \cdot 1 + 31 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$$.

$$n(H_3PO_4) = \frac{29.4}{98} = 0.3 \text{ моль}$$.

6. Анализ соотношения реагентов:

Соотношение n(NaOH) : n(H₃PO₄) = 0.7 : 0.3 ≈ 2.33. Это значение находится между 2 и 3, следовательно, образуются две соли: Na₂HPO₄ и Na₃PO₄.

7. Пусть x моль H₃PO₄ прореагировало с образованием Na₂HPO₄, тогда (0.3 - x) моль H₃PO₄ прореагировало с образованием Na₃PO₄.

Уравнение по гидроксиду натрия: 2x + 3(0.3 - x) = 0.7

2x + 0.9 - 3x = 0.7

-x = -0.2

x = 0.2 моль

• n(Na₂HPO₄) = x = 0.2 моль
• n(Na₃PO₄) = 0.3 - x = 0.3 - 0.2 = 0.1 моль

8. Определим массу образовавшегося Na₂HPO₄:

$$M(Na_2HPO_4) = 2 \cdot 23 + 1 + 31 + 4 \cdot 16 = 142 \text{ г/моль}$$.

$$m(Na_2HPO_4) = 0.2 \cdot 142 = 28.4 \text{ г}$$.

9. Определим массу образовавшегося Na₃PO₄:

$$M(Na_3PO_4) = 3 \cdot 23 + 31 + 4 \cdot 16 = 164 \text{ г/моль}$$.

$$m(Na_3PO_4) = 0.1 \cdot 164 = 16.4 \text{ г}$$.

10. Общая масса раствора после реакции:

$$m(\text{раствора}) = 140 + 294 = 434 \text{ г}$$.

11. Определим массовую долю Na₂HPO₄ в растворе:

$$\omega(Na_2HPO_4) = \frac{28.4}{434} \approx 0.0654 = 6.54 \%$$.

12. Определим массовую долю Na₃PO₄ в растворе:

$$\omega(Na_3PO_4) = \frac{16.4}{434} \approx 0.0378 = 3.78 \%$$.

Ответ: ω(Na₂HPO₄) = 6.54 %; ω(Na₃PO₄) = 3.78 %.