Question

Фосфорная кислота, получаемая обработкой фосфата кальция серной кислотой, часто содержит примеси последней. Рассчитайте массовую долю серной кислоты в водном растворе, если известно, что соотношение числа атомов фосфора и серы равно 900:1, а число атомов кислорода в системе в 1,276 раза больше числа атомов водорода. Ответ приведите в % с точностью до десятых.

Answer 1

Ответ:

w(H2SO4)=0.1 %

Решение сделано по типу как доехать из питера до москвы через китай.

Объяснение:

Дано:

N(P)/N(S)=900/1;

N(O)/N(H)=1.276;

Состав смеси:

H3PO4, H2SO4,H2O;

N-число атомов можно найти по формуле;

N=n*Na ,где n-количество вещества, Na- число авогадро.

n=m/M;

W(S)=Mr(S)*1/Mr(H2SO4);

W(P)=Mr(P)*1/Mr(H3PO4);

m(S)=Mr(S)*1*m(H2SO4)/Mr(H2SO4);

m(P)=Mr(P)*1*m(H3PO4)/Mr(H3PO4);

N(S)=Na*Mr(S)*1*m(H2SO4)/Mr(H2SO4)*Mr(S);

N(P)=Na*Mr(P)*1*m(H3PO4)/Mr(H3PO4)*Mr(P);

N(P)/N(S)=900

900=Mr(H2SO4)*m(H3PO4)/m(H2SO4)*Mr(H3PO4)

Mr(H2SO4)=Mr(H3PO4)=98 г/моль;

m(H3PO4)=900*m(H2SO4);

Далее мы знаем, что число атомов кислорода в системе в 1,276 раза больше числа атомов водорода.

Расчитываем число атомов кислорода

W(O1)=Mr(O)*4/Mr(H3PO4);

N(O1)=w(O1)*m(H3PO4)*Na/Mr(O) (1)

W(O2)=Mr(O)*4/Mr(H2SO4);

N(O2)=w(O2)*m(H2SO4)*Na/Mr(O) (2)

W(O3)=Mr(O)*1/Mr(H2O);

N(O3)=w(O3)*m(H2O)*Na/Mr(O) (3)

N(O)-общее число атомов кислорода равно

N(O)=N(O1)+N(O2)+N(O3);

Расчитываем число атомов водорода

W(H1)=Mr(H)*3/Mr(H3PO4);

N(H1)=w(H1)*m(H3PO4)*Na/Mr(H) (1)

W(H2)=Mr(H)*2/Mr(H2SO4);

N(H2)=w(H2)*m(H2SO4)*Na/Mr(H) (2)

W(H3)=Mr(H)*2/Mr(H2O);

N(H3)=w(H3)*m(H2O)*Na/Mr(H) (3)

общее число атомов водорода равно  

N(H)=N(H1)+N(H2)+N(H3)

N(O)/N(H)=1.276;

N(O)=Na*(w(O1)*m(H3PO4)+w(O2)*m(H2SO4)+w(O3)*m(H2O))/Mr(O)

N(H)=Na*(w(H1)*m(H3PO4)+w(H2)*m(H2SO4)+w(H3)*m(H2O))/Mr(H)

Mr(H)=1;

1,276*Mr(O)=(w(O1)*m(H3PO4)+w(O2)*m(H2SO4)+w(O3)*m(H2O))/(w(H1)*m(H3PO4)+w(H2)*m(H2SO4)+w(H3)*m(H2O))

произведем замену:

m(H3PO4)=900*m(H2SO4)

1,276*16=(w(O1)*900*m(H2SO4)+w(O2)*m(H2SO4)+w(O3)*m(H2O))/(w(H1)*900*m(H2SO4)+w(H2)*m(H2SO4)+w(H3)*m(H2O))

20,416*(w(H1)*900*m(H2SO4)+w(H2)*m(H2SO4)+w(H3)*m(H2O))=w(O1)*900*m(H2SO4)+w(O2)*m(H2SO4)+w(O3)*m(H2O)

20,416*w(H1)*900*m(H2SO4)+20,416*w(H2)*m(H2SO4)+20,416*w(H3)*m(H2O)=w(O1)*900*m(H2SO4)+w(O2)*m(H2SO4)+w(O3)*m(H2O)

20,416*w(H1)*900*m(H2SO4)+20,416*w(H2)*m(H2SO4)-w(O1)*900*m(H2SO4)-w(O2)*m(H2SO4)=w(O3)*m(H2O)-20,416*w(H3)*m(H2O)

m(H2SO4)*(20,416*w(H1)*900+20,416*w(H2)-w(O1)*900-w(O2))=m(H2O)*(w(O3)-20,416*w(H3))

-25,5099m(H2SO4)=-1.37956*m(H2O)

m(H2SO4)=18.49374m(H2O)

На 1 г серной кислоты приходится 900 г фосфорной кислоты и 18.49374 г воды

m(H2O)=18.491374 г;

m(H2SO4)=1г;

m(H3PO4)=900 г;

m(смеси)=m(H2O)+m(H2SO4)+m(H3PO4)=18.491374+1+900=919.491374;

w(H2SO4)=100*1/919.491374=0.1088 %=0.1 %.

Answer 2

Для решения этой задачи нам потребуется учитывать соотношение числа атомов веществ в молекулах.

1. Сначала определим молекулярную массу фосфорной кислоты (H3PO4).

   Молекулярная масса водорода (H) = 1 г/моль. Молекулярная масса фосфора (P) = 31 г/моль. Молекулярная масса кислорода (O) = 16 г/моль.

   Молекулярная масса H3PO4 = (3 * 1) + 31 + (4 * 16) = 3 + 31 + 64 = 98 г/моль.

2. Теперь мы знаем, что соотношение числа атомов фосфора и серы в фосфорной кислоте равно 900:1. Поскольку массы атомов P и S практически равны, мы можем сказать, что массовое соотношение фосфора к сере также равно 900:1.

3. Рассмотрим массовую долю серной кислоты (H2SO4) в растворе.

   Молекулярная масса серной кислоты (H2SO4) = (2 * 1) + 32 + (4 * 16) = 2 + 32 + 64 = 98 г/моль (массовая масса равна массовой массе фосфорной кислоты).

4. Теперь вычислим мольную долю серной кислоты в растворе, поделив молекулярную массу H2SO4 на молекулярную массу H3PO4:

   Мольная доля H2SO4 = (молекулярная масса H2SO4) / (молекулярная масса H3PO4) = 98 г/моль / 98 г/моль = 1.

5. Так как мольная доля H2SO4 равна 1, массовая доля H2SO4 также равна 100%.

Ответ: Массовая доля серной кислоты в водном растворе составляет 100%.