Каков обем кислорода, используемого при сжигании образца фосфора, если объем составляет 22,4 литра? Какова масса

Чтобы решить задачу, нам понадобятся несколько понятий из химии: молярный объем газа, стехиометрические коэффициенты реакции и молярная масса вещества.

1. Начнем с первой части задачи: каков объем кислорода, используемого при сжигании образца фосфора?
Мы знаем, что объем составляет 22,4 литра. Это значение равно молярному объему (V_m) для идеального газа при стандартных условиях (температура 0 °C и давление 1 атмосфера).
Молярный объем газа можно выразить следующей формулой:
\[V_m = \frac{V}{n}\]
где V - объем газа, n - количественная характеристика газа, выраженная в молях. В данном случае нас интересует количество кислорода (O2), произведенного при сжигании фосфора.

2. Теперь перейдем ко второй части задачи: какова масса полученного раствора после реакции, если его масса составляет 455,2 грамма?
Здесь нам потребуется использовать стехиометрические коэффициенты реакции и молярные массы веществ. Становится понятным, что происходит химическая реакция между фосфором и кислородом, при которой образуется фосфат.
Фосфор (P4) реагирует с кислородом (O2) по следующему уравнению реакции:
\[P4 + 5O2 \rightarrow 2P2O5\]
Стехиометрические коэффициенты показывают отношение между количеством веществ, участвующих в реакции. Из уравнения видно, что 1 моль фосфора соединяется с 5 молями кислорода, чтобы образовать 2 моля фосфата.

3. Остается рассмотреть последнюю часть задачи: какова молярная концентрация (моль/г) полученного раствора, если его плотность равна 1,28 г/мл?
Для решения этой части нам понадобится понятие молярности (M). Молярность - это количество вещества (в молях), растворенного в единице объема раствора (в литрах).
Молярность можно рассчитать по следующей формуле:
\[M = \frac{n}{V_{\text{раств}}}\]
где n - количество вещества в молях, \(V_{\text{раств}}\) - объем раствора.

Теперь, имея необходимые формулы и понятия, решим задачу по шагам:

1. Объем кислорода, используемого при сжигании образца фосфора:
Согласно задаче, объем составляет 22,4 литра, что соответствует молярному объему идеального газа.
Ответ: объем кислорода равен 22,4 литра.

2. Масса полученного раствора после реакции:
Сначала рассчитаем количество фосфора (P4), используя массу раствора.
Известно, что масса фосфора равна 455,2 г.
Найдем количество молей фосфора, используя молярную массу фосфора (молярная масса - это масса одного моля вещества).
Молярная масса фосфора (P4) равна 123,9 г/моль (подсчитывается суммированием массы атомов фосфора в молекуле).
Количество молей фосфора:
\[n_{\text{P4}} = \frac{455,2 \, \text{г}}{123,9 \, \text{г/моль}} = 3,676 \, \text{моль}\]

Теперь рассчитаем количество молей фосфата (P2O5), используя коэффициенты реакции:
Согласно уравнению реакции, 1 моль фосфора образует 2 моля фосфата.
Количество молей фосфата:
\[n_{\text{P2O5}} = 2 \times n_{\text{P4}} = 2 \times 3,676 \, \text{моль} = 7,352 \, \text{моль}\]

Теперь найдем массу фосфата (P2O5), используя массу одного моля фосфата.
Молярная масса фосфата (P2O5) равна 141,9 г/моль. (Масса фосфора и кислорода в молекуле P2O5).
Масса фосфата:
\[m_{\text{P2O5}} = n_{\text{P2O5}} \times \text{молярная масса} = 7,352 \, \text{моль} \times 141,9 \, \text{г/моль} = 1042,5 \, \text{г}\]

Ответ: масса полученного раствора после реакции составляет 1042,5 г.

3. Молярная концентрация полученного раствора:
Для расчета молярной концентрации, нам нужно знать количество молей вещества растворенного в растворе и объем раствора.
Мы знаем, что плотность раствора равна 1,28 г/мл. Переведем ее в г/л, чтобы соответствовать единицам измерения в стандартной формуле молярности.
Плотность раствора: 1,28 г/мл = 1280 г/л

Рассчитаем количество молей фосфата в полученном растворе, используя массу фосфата и молярную массу фосфата.
Количество молей фосфата:
\[n_{\text{P2O5}} = \frac{1042,5 \, \text{г}}{141,9 \, \text{г/моль}} = 7,349 \, \text{моль}\]

Теперь рассчитаем молярную концентрацию раствора, используя количество молей фосфата и объем раствора:
Молярная концентрация:
\[M = \frac{n}{V_{\text{раств}}}\]
\[M = \frac{7,349 \, \text{моль}}{22,4 \, \text{л}} = 0,328 \, \text{моль/л}\]

Ответ: молярная концентрация полученного раствора составляет 0,328 моль/л.

Таким образом, мы рассмотрели каждую часть задачи и предоставили подробное и обстоятельное решение с объяснениями и пошаговым решением, чтобы ответ был понятен школьнику. Если у вас возникнут дополнительные вопросы, не стесняйтесь задавать. Я готов помочь!