Question

Рассчитать массу фосфорной кислоты, которая получается из 31 кг фосфата кальция при его взаимодействии с концентрированной серной кислотой. Если выход продукта реакции составляет 80% от теоретически возможного.

Answer 1

Дано:m(Ca₃(PO₄)₂=31 г
Найти: m практ(H₃PO₄)=?
Ca₃(PO₄)₂+3H₂SO₄=3CaSO₄↓+2H₃PO₄
M(Ca₃(PO₄)₂=310 г/моль M(H₃PO₄)=98 г/моль
n(Ca₃(PO₄)₂)=m/M=31/310=0.1 моль
2n(Ca₂(PO₄)₂=n(H₃PO₄)=0.1*2=0.2 моль
m теор(H₃PO₄)=M*n=98*0.2=19.6 г
m теор=m практ*100/ω⇒ m практ=19,6*0,8=15,68 г

Answer 2

Реакция между фосфатом кальция (Ca3(PO4)2) и серной кислотой (H2SO4) приводит к образованию фосфорной кислоты (H3PO4) и серного гидрида (H2S). Уравнение реакции выглядит следующим образом:

\[Ca_3(PO_4)_2 + 3H_2SO_4 \rightarrow 2H_3PO_4 + 3CaSO_4.\]

Из уравнения видно, что моль фосфат кальция соответствует 2 молям фосфорной кислоты. Таким образом, теоретически возможная масса фосфорной кислоты будет равна массе фосфата кальция, умноженной на коэффициент молекулярного соотношения между фосфорной кислотой и фосфатом кальция.

Молекулярная масса фосфата кальция (Ca3(PO4)2) равна примерно 310 г/моль. Таким образом, количество молей фосфата кальция равно:

\[ \text{Молекулы} = \frac{\text{Масса}}{\text{Молекулярная масса}} = \frac{31\, \text{кг}}{310\, \text{г/моль}}.\]

Теоретически возможная масса фосфорной кислоты равна половине этого значения:

\[ \text{Молекулы фосфорной кислоты} = \frac{1}{2} \times \frac{31\, \text{кг}}{310\, \text{г/моль}}.\]

Теперь учитываем выход продукта, который составляет 80% от теоретически возможного:

\[ \text{Фактическая масса фосфорной кислоты} = 0.8 \times \frac{1}{2} \times \frac{31\, \text{кг}}{310\, \text{г/моль}}.\]

Теперь проведем вычисления:

\[ \text{Фактическая масса фосфорной кислоты} = 0.8 \times \frac{1}{2} \times \frac{31\, \text{кг}}{310\, \text{г/моль}} \approx 4\, \text{кг}.\]

Таким образом, масса фосфорной кислоты, которая получается из 31 кг фосфата кальция при 80% выходе продукта, составляет примерно 4 кг.