Задание №77981 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают следующие реакции:
[1] PCl₅ + 4H₂O → H₃PO₄ + 5HCl
[2] H₃PO₄ + 3LiOH → Li₃PO₄ + 3H₂O
[3] HCl + LiOH → LiCl + H₂O 

2. Найдем число моль фосфорной кислоты в исходном растворе и число моль хлорида фосфора(V):
Пусть n_{в исх. р-ре} H₃PO₄ = x моль, а n PCl₅ = y моль, тогда
n_образ. H₃PO₄ = n PCl₅ = y моль
n HCl = 5n PCl₅ = 5y моль 

n H₃PO₄ = n_{в исх. р-ре} H₃PO₄ + n_образ. H₃PO₄ = (x + y) моль 

По условию C H₃PO₄ = C HCl в одном растворе, значит, n H₃PO₄ = n HCl, так как объем одинаковый:
x + y = 5y
x = 4y 

После добавление раствора LiOH в растворе остался только LiCl, так как Li₃PO₄ выпал в осадок:
n LiCl = n HCl = 5y моль
m LiCl = n LiCl · M LiCl = 5y · 42,5 = 212,5y г 

Выразим массу полученного раствора:
m_{получ. р-ра} = m_{исх. р-ра} H₃PO₄ + m PCl₅ + m_р-ра LiOH – m Li₃PO₄ 

m PCl₅ = n PCl₅ · M PCl₅ = 208,5y г 

n Li₃PO₄ = n H₃PO₄ = (x + y) моль
m Li₃PO₄ = n Li₃PO₄ · M Li₃PO₄ = 116 · (x + y) = 116 · 5y = 580y г 

m_{получ. р-ра} = 200 + 208,5y + 263 – 580y = 463 + 208,5y – 580y = (463 – 371,5y) г 

ω LiCl = m LiCl / m_{получ. р-ра} = 0,05
212,5y / (463 – 371,5y) = 0,05
y = 0,1
x = 4 · 0,1 = 0,4; n_{в исх. р-ре} H₃PO₄ = 0,4 моль 

3. Найдем концентрацию фосфорной кислоты в исходном растворе:
V_р-ра H₃PO₄ = m_р-ра H₃PO₄ / ρ_р-ра H₃PO₄ = 200 / 1,05 = 190 мл = 0,19 л
c H₃PO₄ = n H₃PO₄ / V_р-ра H₃PO₄ = 0,4 / 0,19 = 2,1 моль/л 

Ответ: c H₃PO₄ = 2,1 моль/л

Источник: Сборник Добротина Д. Ю.