Номер 3, страница 109 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

3. Определите массу кокса, содержащего 3 % примесей, который понадобится для восстановления 15 кмоль фосфата кальция и молекулярного фосфора.

Дано:

Решение:

Дано:

Количество вещества фосфата кальция $\nu(Ca_3(PO_4)_2) = 15 \text{ кмоль}$

Массовая доля примесей в коксе $\omega(\text{примесей}) = 3 \% = 0.03$

Перевод в СИ:

$\nu(Ca_3(PO_4)_2) = 15 \times 10^3 \text{ моль}$

Найти:

$m(\text{кокса}) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции восстановления фосфата кальция до молекулярного фосфора с помощью кокса (углерода) в присутствии диоксида кремния (песка), что является стандартным промышленным методом:

$2Ca_3(PO_4)_2 + 6SiO_2 + 10C \rightarrow 6CaSiO_3 + P_4 + 10CO$

2. По уравнению реакции определим стехиометрическое соотношение между фосфатом кальция и углеродом. На восстановление 2 моль $Ca_3(PO_4)_2$ требуется 10 моль $C$.

$\frac{\nu(Ca_3(PO_4)_2)}{\nu(C)} = \frac{2}{10} = \frac{1}{5}$

3. Рассчитаем количество вещества чистого углерода (C), необходимого для реакции с 15 кмоль фосфата кальция:

$\nu(C) = 5 \times \nu(Ca_3(PO_4)_2) = 5 \times 15 \text{ кмоль} = 75 \text{ кмоль}$

4. Найдем массу чистого углерода. Молярная масса углерода $M(C) = 12 \text{ г/моль} = 12 \text{ кг/кмоль}$.

$m(C) = \nu(C) \times M(C) = 75 \text{ кмоль} \times 12 \text{ кг/кмоль} = 900 \text{ кг}$

5. Данная масса (900 кг) – это масса чистого углерода. Кокс содержит 3% примесей, значит, массовая доля чистого углерода в коксе составляет:

$\omega(C) = 100\% - 3\% = 97\% = 0.97$

6. Теперь можно найти общую массу кокса, которая потребуется для получения 900 кг чистого углерода:

$m(\text{кокса}) = \frac{m(C)}{\omega(C)} = \frac{900 \text{ кг}}{0.97} \approx 927.835 \text{ кг}$

Округлим результат до сотых.

$m(\text{кокса}) \approx 927.84 \text{ кг}$

Ответ: для восстановления 15 кмоль фосфата кальция понадобится 927,84 кг кокса.