Вопрос школьника
Сколько ортофосфорной кислоты можно получить из 31 т орто-фосфата кальция, если выход кислоты составляет 0,8 массовых долей, или 80%, по сравнению с теоретическим?
Ответ от учителя
Орто-фосфат кальция имеет формулу Ca3(PO4)2. Для получения ортофосфорной кислоты необходимо провести реакцию гидролиза, при которой орто-фосфат кальция разлагается на ортофосфорную кислоту и кальций гидроксид:
Ca3(PO4)2 + 6H2O → 2H3PO4 + 3Ca(OH)2
Молярная масса орто-фосфата кальция равна 310 г/моль (3 × 40,1 + 2 × 31 + 8 × 16), а молярная масса ортофосфорной кислоты равна 98 г/моль (3 × 31 + 4 × 16).
Теоретический выход ортофосфорной кислоты можно рассчитать по количеству орто-фосфата кальция:
n(Ca3(PO4)2) = m/M = 31000/310 = 100 моль
Из уравнения реакции видно, что каждый моль орто-фосфата кальция дает два моля ортофосфорной кислоты, поэтому теоретический выход кислоты составит:
n(H3PO4) = 2 × n(Ca3(PO4)2) = 200 моль
m(H3PO4) = n × M = 200 × 98 = 19600 г = 19,6 кг
Однако, по условию задачи, выход кислоты составляет 80% от теоретического. Поэтому фактический выход кислоты будет равен:
m(H3PO4) = 0,8 × 19,6 = 15,68 кг
Таким образом, из 31 т орто-фосфата кальция можно получить 15,68 кг ортофосфорной кислоты.
