Номер 3, страница 33, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Вычислите массу фосфорита, содержащего 65% фосфата кальция, необходимого для получения 1 т фосфора, если потери фосфора в ходе производства составляют 3%.

Ответ: 7,923 т.

Дано:

масса полученного фосфора, $m_{\text{практ.}}(P) = 1 \text{ т}$

массовая доля фосфата кальция в фосфорите, $w(Ca_3(PO_4)_2) = 65\% = 0.65$

потери фосфора в ходе производства, $L = 3\% = 0.03$

Найти:

массу фосфорита, $m(\text{фосфорита})$ - ?

Решение:

1. Определим теоретическую массу фосфора ($m_{\text{теор.}}(P)$), которую нужно получить из сырья, чтобы после 3% потерь выход составил 1 т. Практический выход (η) от теоретического составляет $100\% - 3\% = 97\%$ или 0.97.

$m_{\text{теор.}}(P) = \frac{m_{\text{практ.}}(P)}{\eta} = \frac{1 \text{ т}}{0.97} \approx 1.031 \text{ т}$

Для дальнейших расчетов используем значение, округленное до сотых: $m_{\text{теор.}}(P) = 1.03 \text{ т}$.

2. Фосфор получают из фосфата кальция $Ca_3(PO_4)_2$. Найдем массовую долю фосфора в этом соединении. Для этого рассчитаем молярную массу фосфата кальция, используя округленные атомные массы: $A_r(Ca) = 40$, $A_r(P) = 31$, $A_r(O) = 16$.

Молярная масса $Ca_3(PO_4)_2$:

$M(Ca_3(PO_4)_2) = 3 \times A_r(Ca) + 2 \times (A_r(P) + 4 \times A_r(O)) = 3 \times 40 + 2 \times (31 + 4 \times 16) = 120 + 2 \times 95 = 310 \text{ г/моль}$.

В одной молекуле $Ca_3(PO_4)_2$ содержится 2 атома фосфора. Массовая доля фосфора ($w(P)$) равна:

$w(P) = \frac{2 \times A_r(P)}{M(Ca_3(PO_4)_2)} = \frac{2 \times 31}{310} = \frac{62}{310} = 0.2$ (или 20%).

3. Теперь рассчитаем массу чистого фосфата кальция, необходимую для получения 1.03 т фосфора.

$m(Ca_3(PO_4)_2) = \frac{m_{\text{теор.}}(P)}{w(P)} = \frac{1.03 \text{ т}}{0.2} = 5.15 \text{ т}$.

4. Фосфат кальция составляет 65% от массы всего фосфорита. Найдем общую массу фосфорита.

$m(\text{фосфорита}) = \frac{m(Ca_3(PO_4)_2)}{w(Ca_3(PO_4)_2)} = \frac{5.15 \text{ т}}{0.65} \approx 7.923 \text{ т}$.

Ответ: для получения 1 т фосфора потребуется 7,923 т фосфорита.