Химия

Рассчитываем массу фосфорной кислоты в исходном растворе:

$m_{1}(H_{3}PO_{4}) = \frac{ \omega_{1} (H_{3}PO_{4}) \cdot m_{1}(р-ра)}{100 \text{ %}}$;
$m_{1}(H_{3}PO_{4}) = \frac{10 \cdot 80}{100} = 8 г$.

Массовая доля фосфорной кислоты в конечном растворе составит:

$\omega_{2} (H_{3}PO_{4}) = 10 + 5 - 15 \text{ %}$.

Оксид фосфора при нагревании, растворясь в воде, образует фосфорную кислоту:

$P_{2}O_{5} + 3H_{2}O \rightarrow 2H_{3}PO_{4}$.

Количество растворенного оксида фосфора обозначаем $x$. Определяем количество образовавшейся фосфорной кислоты. Согласно уравнению реакции

$\nu_{2}(H_{3}PO_{4}) = 2 \nu (P_{2}O_{5}); \nu_{2}(H_{3}PO_{4}) = 2x$.

Выражаем массы оксида фосфора и фосфорной кислоты:

$m(P_{2}O_{5}) = \nu(P_{2}O_{5}) \cdot M(P_{2}O_{5}); m(P_{2}O_{5}) = x \cdot 142$;
$m_{2}(H_{3}PO_{4}) = \nu_{2}(H_{3}PO_{4}) \cdot M(H_{3}PO_{4}); m_{2}(H_{3}PO_{4}) = 2x \cdot 98$.

Масса конечного раствора равна сумме масс исходного раствора и растворенного оксида фосфора:

$m_{2}(р-ра) = m_{1}(р-ра) + m(P_{2}O_{5}); m_{2}(р-ра) = 80 + (x \cdot 142)$.

Выражаем массу $H_{3}PO_{4}$ в конечном растворе:

$m(H_{3}PO_{4}) = m_{1}(H_{3}PO_{4}) + m_{2}(H_{3}PO_{4})$;
$m(H_{3}PO_{4}) = 8 + 2x \cdot 98$.

В уравнение

$\omega_{2} (H_{3}PO_{4} ) = \frac{m(H_{3}PO_{4} )}{m_{2}(р-ра)} \cdot 100 \text{ % }$

подставляем известные значения и получаем уравнение

$15 = \frac{8 + 2x \cdot 98 }{80 + (x \cdot 142 ) } \cdot 100$,

откуда $x = \nu (P_{2}O_{5}) = 0,0229 моль$.

Рассчитываем массу оксида фосфора:

$m(P_{2}O_{5}) = \nu (P_{2}O_{5}) \cdot M(P_{2}O_{5})$;
$m(P_{2}O_{5}) = 0,0229 \cdot 142 = 3,25 г$.