by Đốt cháy hoàn toàn m gam P bằng oxi rồi hòa tan hoàn toàn sản phẩm cháy vào dung dịch chứa 0,1 mol H$_{2}$SO$_{4}$ thu được dung dịch X. Cho 0,5 mol KOH vào X, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn cô cạn dung dịch thu được 943m/62 gam chất rắn. Giá trị của m là:
A. 2,17
B. 2,48
C. 3,1
D. 3,72
Hướng dẫn
Chọn phương án: B
Phương pháp giải:
Ta có: 4P + 5O$_{2}$ → 2P$_{2}$O$_{5}$ (1)
Cho sản phẩm cháy vào dung dịch chứa 0,1 mol H$_{2}$SO$_{4}$ thì:
P$_{2}$O$_{5 }$+ 3H$_{2}$O → 2H$_{3}$PO$_{4}$ (2)
n$_{H3PO4}$ = n$_{P}$ = m/31 (mol)
Dung dịch X chứa H$_{3}$PO$_{4}$ và H$_{2}$SO$_{4}$
Cho 0,5 mol KOH phản ứng với dung dịch X:
2KOH + H$_{2}$SO$_{4}$ → K$_{2}$SO$_{4 }$+ 2H$_{2}$O (3)
Khi cho KOH phản ứng với H$_{3}$PO$_{4}$ có thể xảy ra các PTHH sau:
KOH + H$_{3}$PO$_{4}$ → KH$_{2}$PO$_{4}$ + H$_{2}$O (4)
2KOH + H$_{3}$PO$_{4}$ → K$_{2}$HPO$_{4}$ + 2H$_{2}$O (5)
3KOH + H$_{3}$PO$_{4}$ → K$_{3}$PO$_{4}$ + 3H$_{2}$O (6)
Xét các trường hợp sau:
– TH1: Chất rắn sau phản ứng chỉ chứa các muối
Dùng định luật bảo toàn khối lượng tính giá trị m.
– TH2: Chất rắn sau phản ứng có KOH dư
3KOH + H$_{3}$PO$_{4}$ → K$_{3}$PO$_{4}$ + 3H$_{2}$O (6)
3m/31 m/31 m/31
Từ khối lượng chất rắn sau phản ứng tính được giá trị m.
Lời giải chi tiết:
Ta có: 4P + 5O$_{2}$ → 2P$_{2}$O$_{5}$ (1)
Cho sản phẩm cháy vào dung dịch chứa 0,1 mol H$_{2}$SO$_{4}$ thì:
P$_{2}$O$_{5 }$+ 3H$_{2}$O → 2H$_{3}$PO$_{4}$ (2)
Ta có:
n$_{H3PO4}$ = n$_{P}$ = m/31 (mol)
Dung dịch X chứa H$_{3}$PO$_{4}$ và H$_{2}$SO$_{4}$
Cho 0,5 mol KOH phản ứng với dung dịch X:
2KOH + H$_{2}$SO$_{4}$ → K$_{2}$SO$_{4}$+ 2H$_{2}$O (3)
0,2 ← 0,1 → 0,1 mol
→ Số mol KOH phản ứng với H$_{3}$PO$_{4}$ là 0,5 – 0,2 = 0,3 mol
KOH + H$_{3}$PO$_{4}$ → KH$_{2}$PO$_{4}$ + H$_{2}$O (4)
2KOH + H$_{3}$PO$_{4}$ → K$_{2}$HPO$_{4}$ + 2H$_{2}$O (5)
3KOH + H$_{3}$PO$_{4}$ → K$_{3}$PO$_{4}$ + 3H$_{2}$O (6)
Xét các trường hợp sau:
-TH1: Chất rắn sau phản ứng chỉ chứa các muối
→ n$_{H2O }$= n$_{KOH }$= 0,5 mol
Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:
m$_{KOH }$+ m$_{axit }$= m$_{muối}$ + m$_{H2O}$
→\(0,5.56 + {\rm{ }}0,1.98 + {\rm{ }}98.\frac{m}{{31}} = \frac{{943m}}{{62}} + {\rm{ }}0,5.18\)
→ m = 2,39 gam
→ n$_{H3PO4 }$= n$_{P }$= 0,077 mol
→ \(T = \frac{{{n_{KOH}}}}{{{n_{H3PO4}}}} = \frac{{0,3}}{{0,077}} = 3,89 > 3\) → Loại vì khi đó chất rắn sau phản ứng ngoài muối còn có KOH dư.
– TH2: Chất rắn sau phản ứng có KOH dư
3KOH + H$_{3}$PO$_{4}$ → K$_{3}$PO$_{4}$ + 3H$_{2}$O (6)
3m/31 m/31 m/31
Chất rắn sau phản ứng có chứa \(\left\{ \begin{array}{l}\;0,1{\rm{ }}mol\,{\rm{ }}{K_2}S{O_4}\\\frac{m}{{31}}mol\,{K_3}P{O_4}\\(0,3 – \frac{{3m}}{{31}})mol\,KOH{\rm{ }}du\end{array} \right.\)
→ \(0,1.174 + \frac{m}{{31}}.{\rm{ }}212 + {\rm{ }}(0,3 – \frac{{3m}}{{31}}).56 = \frac{{943m}}{{62}}\) → m = 2,48 gam
Đáp án B
