Номер 54, страница 82 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

8. Азот, фосфор и их соединения. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 54, страница 82.

Условие.

54. Из 155 кг фосфата кальция было получено 83,3 кг фосфорной кислоты. Определите практический выход реакции.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(Ca_3(PO_4)_2) = 155 \text{ кг}$

$m_{практ}(H_3PO_4) = 83,3 \text{ кг}$

Все данные представлены в единицах, кратных единицам системы СИ (килограмм), поэтому перевод не требуется. Расчеты можно вести в килограммах (кг) и киломолях (кмоль).

Найти:

$\eta$ — ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции получения фосфорной кислоты из фосфата кальция при его обработке серной кислотой (один из промышленных способов):

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

2. Рассчитаем молярные массы фосфата кальция ($Ca_3(PO_4)_2$) и фосфорной кислоты ($H_3PO_4$).

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

$M(H_3PO_4) = 3 \cdot Ar(H) + Ar(P) + 4 \cdot Ar(O) = 3 \cdot 1 + 31 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$ или $98 \text{ кг/кмоль}$.

3. Найдем количество вещества фосфата кальция, вступившего в реакцию:

$\nu(Ca_3(PO_4)_2) = \frac{m(Ca_3(PO_4)_2)}{M(Ca_3(PO_4)_2)} = \frac{155 \text{ кг}}{310 \text{ кг/кмоль}} = 0,5 \text{ кмоль}$.

4. По уравнению реакции определим теоретически возможное количество вещества фосфорной кислоты, которое можно получить из 0,5 кмоль фосфата кальция. Соотношение количеств веществ $\nu(Ca_3(PO_4)_2) : \nu(H_3PO_4) = 1 : 2$.

$\nu_{теор}(H_3PO_4) = 2 \cdot \nu(Ca_3(PO_4)_2) = 2 \cdot 0,5 \text{ кмоль} = 1 \text{ кмоль}$.

5. Рассчитаем теоретическую массу фосфорной кислоты ($m_{теор}$), которая соответствует 1 кмоль:

$m_{теор}(H_3PO_4) = \nu_{теор}(H_3PO_4) \cdot M(H_3PO_4) = 1 \text{ кмоль} \cdot 98 \text{ кг/кмоль} = 98 \text{ кг}$.

6. Теперь определим практический выход реакции ($\eta$), который равен отношению практической массы продукта к теоретической, выраженному в процентах:

$\eta = \frac{m_{практ}(H_3PO_4)}{m_{теор}(H_3PO_4)} \cdot 100\% = \frac{83,3 \text{ кг}}{98 \text{ кг}} \cdot 100\% = 0,85 \cdot 100\% = 85\%$.

Ответ: практический выход реакции составляет 85%.