Приклад рішення розрахункової завдання Мольн методом
При окисленні фосфору 60% -ним розчином азотної кислоти (щільність 1,37 г / мл) отримані оксид азоту (II) і ортофосфорна кислота, на нейтралізацію якої треба було 25 мл 25% -ного розчину гідроксиду натрію (щільність 1,28 г / мл ), причому утворився дигидрофосфат натрію. Розрахуйте обсяг азотної кислоти, взятої для окислення фосфору, і обсяг газу, що виділився (при н.у.).
r (p-pa NaOH) = 1,28 г / мл
V (p-pa NaOH) = 25 мл
М (NaOH) = 40 г / моль
Запишемо рівняння реакції взаємодії фосфору з азотною кислотою, при цьому врахуємо, що за умовою задачі утворюється ортофосфорна кислота і оксид азоту (II):
Запишемо рівняння реакції нейтралізації фосфорної кислоти гідроксидом натрію з утворенням дигидрофосфата натрію:
Для визначення обсягу азотної кислоти, взятої для окислення фосфору, і обсягу газу, що виділився, необхідно знати кількість утворилася ортофосфорної кислоти. Визначити цю кількість можна, знаючи кількість речовини (в моль) гідроксиду натрію, необхідного для реакції (2). За умовою задачі дано обсяг розчину гідроксиду натрію, який пішов на реакцію, його щільність і масова частка NaOH в розчині. Знайдемо кількість речовини NaOH, виходячи з цих даних.
Кількість речовини пов'язано з масою речовини співвідношенням:
де n - кількість речовини, моль; m - маса речовини, г; М - молярна маса речовини, г / моль.
Масу речовини знайдемо з визначення масової частки розчиненої речовини:
де ω - масова частка розчиненої речовини,%; m (в-ва) - маса розчиненої речовини, г; m (розчину) - маса розчину, м
Маса розчину пов'язана з його об'ємом і щільністю співвідношенням:
де m (розчину) - маса розчину, г; V - об'єм розчину, мл; r - щільність розчину, г / мл.
Підставами наявні значення в формули і знайдемо кількість речовини NaOH:
m (розчину) = 25 · 1,28 = 32 (г);
Кількість речовини NaOH дорівнює 0,2 моль, тоді за рівнянням реакції (2) кількість ортофосфорної кислоти також дорівнює 0,2 моль (за рівнянням реакції співвідношення n (H3 PO4). N (NaOH) = 1. 1).
Для розрахунку обсягу азотної кислоти необхідно знати її кількість. За рівняння реакції (1) для утворення 3 моль ортофосфорної кислоти необхідно 5 моль азотної кислоти, тобто співвідношення n (H3 PO4). n (HNO3) = 3. 5. За умовою завдання утворилося 0,2 моль ортофосфорної кислоти, отже, азотної кислоти прореагував 1/3 моль (n (HNO3) = 3/5 · n (H3 PO4)).
Визначимо масу азотної кислоти:
Обчислимо масу розчину азотної кислоти, знаючи масову частку HNO3 в розчині:
Визначимо обсяг розчину 60% -ної азотної кислоти, необхідний для взаємодії:
Знайдемо обсяг газу, що виділився - оксиду азоту (II). За рівняння реакції (1) при утворенні 3 моль ортофосфорної кислоти виділяється 5 моль оксиду азоту (II), тобто співвідношення n (H3 PO4). n (NO) = 3. 5. За умовою завдання утворилося 0,2 моль ортофосфорної кислоти, значить оксиду азоту (II) утворилося 1/3 моль (n (NO) = 3/5 · n (H3 PO4)). Для розрахунку обсягу газу використовуємо поняття молярний об'єм: при нормальних умовах 1 моль будь-якого газу займає об'єм рівні 22,4 л. тоді:
де n - кількість речовини, моль; V - об'єм газу при нормальних умовах, л; Vm - молярний об'єм газу, що дорівнює при нормальних умовах 22,4 л.
Знаючи кількість речовини оксиду азоту (II) рівне 1/3 моль, знайдемо його обсяг при нормальних умовах: