Номер 3, страница 110 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 5. Азот и фосфор. Параграф 30. Оксид фосфора(V). Фосфорная кислота и её соли. Подумай, ответь, выполни... - номер 3, страница 110.

Условие.

3. Сколько фосфорной кислоты можно получить из 31 т фосфата калия, содержащего 20 % примесей?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(\text{образца Ca}_3(\text{PO}_4)_2) = 31 \text{ т}$

$\omega(\text{примесей}) = 20\% \text{ или } 0.2$

$m(\text{образца Ca}_3(\text{PO}_4)_2) = 31 \text{ т} = 31 \times 10^3 \text{ кг} = 31 \times 10^6 \text{ г}$

Найти:

$m(\text{H}_3\text{PO}_4) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции получения фосфорной кислоты из фосфата кальция. Обычно для этого используют серную кислоту:

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

2. Определим массу чистого фосфата кальция в исходном образце. Для этого сначала найдем его массовую долю.

$\omega(\text{чистого Ca}_3(\text{PO}_4)_2) = 100\% - \omega(\text{примесей}) = 100\% - 20\% = 80\% \text{ или } 0.8$

Теперь рассчитаем массу чистого фосфата кальция, который вступит в реакцию:

$m(\text{чистого Ca}_3(\text{PO}_4)_2) = m(\text{образца}) \times \omega(\text{чистого Ca}_3(\text{PO}_4)_2) = 31 \text{ т} \times 0.8 = 24.8 \text{ т}$

3. Рассчитаем молярные массы фосфата кальция ($Ca_3(PO_4)_2$) и фосфорной кислоты ($H_3PO_4$). Будем использовать округленные значения атомных масс: $Ar(Ca)=40$, $Ar(P)=31$, $Ar(O)=16$, $Ar(H)=1$.

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

$M(H_3PO_4) = 3 \times Ar(H) + Ar(P) + 4 \times Ar(O) = 3 \times 1 + 31 + 4 \times 16 = 3 + 31 + 64 = 98 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (в молях) чистого фосфата кальция. Для этого переведем его массу в граммы: $24.8 \text{ т} = 24.8 \times 10^6 \text{ г}$.

$n(Ca_3(PO_4)_2) = \frac{m(Ca_3(PO_4)_2)}{M(Ca_3(PO_4)_2)} = \frac{24.8 \times 10^6 \text{ г}}{310 \text{ г/моль}} = 0.08 \times 10^6 \text{ моль} = 80000 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции определим количество вещества фосфорной кислоты, которое можно получить.

Из уравнения реакции видно, что из 1 моль $Ca_3(PO_4)_2$ образуется 2 моль $H_3PO_4$. Следовательно, соотношение их количеств вещества:

$\frac{n(Ca_3(PO_4)_2)}{1} = \frac{n(H_3PO_4)}{2}$

$n(H_3PO_4) = 2 \times n(Ca_3(PO_4)_2) = 2 \times 80000 \text{ моль} = 160000 \text{ моль}$

6. Рассчитаем массу полученной фосфорной кислоты.

$m(H_3PO_4) = n(H_3PO_4) \times M(H_3PO_4) = 160000 \text{ моль} \times 98 \text{ г/моль} = 15680000 \text{ г}$

7. Переведем полученную массу в тонны для удобства.

$15680000 \text{ г} = 15680 \text{ кг} = 15.68 \text{ т}$

Ответ: из 31 т фосфата кальция, содержащего 20% примесей, можно получить 15.68 т фосфорной кислоты.