Номер 2, страница 164, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Для производства фосфорной кислоты используют фосфорит, содержащий до 80% фосфата кальция. Рассчитайте массу 60%-ного раствора фосфорной кислоты, полученной из 1 кг фосфорита.

Ответ: 843 г.

Дано:

$m(\text{фосфорит}) = 1 \text{ кг}$

$\omega(Ca_3(PO_4)_2) = 80\% = 0.8$

$\omega(\text{р-ра } H_3PO_4) = 60\% = 0.6$

В системе СИ:

$m(\text{фосфорит}) = 1000 \text{ г}$

Найти:

$m(\text{р-ра } H_3PO_4) - ?$

Решение:

1. Первым шагом определим массу чистого фосфата кальция $Ca_3(PO_4)_2$, содержащегося в 1 кг фосфорита. Фосфорит является природной рудой, и фосфат кальция — его основная составляющая.

$m(Ca_3(PO_4)_2) = m(\text{фосфорит}) \cdot \omega(Ca_3(PO_4)_2)$

$m(Ca_3(PO_4)_2) = 1000 \text{ г} \cdot 0.8 = 800 \text{ г}$

2. Фосфорную кислоту получают из фосфата кальция путем его обработки серной кислотой. Запишем уравнение химической реакции:

$Ca_3(PO_4)_2 + 3H_2SO_4 \rightarrow 2H_3PO_4 + 3CaSO_4\downarrow$

3. Для стехиометрических расчетов нам понадобятся молярные массы фосфата кальция $Ca_3(PO_4)_2$ и фосфорной кислоты $H_3PO_4$. Используем округленные значения атомных масс: $Ar(Ca)=40$, $Ar(P)=31$, $Ar(O)=16$, $Ar(H)=1$.

$M(Ca_3(PO_4)_2) = 3 \cdot 40 + 2 \cdot (31 + 4 \cdot 16) = 120 + 2 \cdot (31 + 64) = 120 + 190 = 310 \text{ г/моль}$

$M(H_3PO_4) = 3 \cdot 1 + 31 + 4 \cdot 16 = 3 + 31 + 64 = 98 \text{ г/моль}$

4. Согласно уравнению реакции, из 1 моль $Ca_3(PO_4)_2$ образуется 2 моль $H_3PO_4$. Используя молярные массы, можно составить пропорцию для нахождения массы полученной фосфорной кислоты.

Из $310$ г $Ca_3(PO_4)_2$ (1 моль) образуется $2 \cdot 98 = 196$ г $H_3PO_4$ (2 моль).

Составим пропорцию для 800 г $Ca_3(PO_4)_2$:

$\frac{m(H_3PO_4)}{m(Ca_3(PO_4)_2)} = \frac{2 \cdot M(H_3PO_4)}{1 \cdot M(Ca_3(PO_4)_2)}$

$m(H_3PO_4) = \frac{800 \text{ г} \cdot 2 \cdot 98 \text{ г/моль}}{310 \text{ г/моль}} = \frac{156800}{310} \text{ г} \approx 505.81 \text{ г}$

5. На заключительном этапе рассчитаем массу 60%-ного раствора фосфорной кислоты, зная массу чистого вещества ($H_3PO_4$).

$m(\text{раствора}) = \frac{m(\text{вещества})}{\omega(\text{вещества})}$

$m(\text{р-ра } H_3PO_4) = \frac{m(H_3PO_4)}{\omega(\text{р-ра } H_3PO_4)} = \frac{505.81 \text{ г}}{0.6} \approx 843.02 \text{ г}$

Результат совпадает с ответом, приведенным в условии, при округлении до целого числа.

Ответ: 843 г.