Номер 1161, страница 182 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1161. Какую массу двойного суперфосфата можно получить действием фосфорной кислоты на фосфорит массой 10 т с массовой долей фосфата кальция 95 %?

Дано:

$m(\text{фосфорита}) = 10 \text{ т}$

$\omega(Ca_3(PO_4)_2) = 95 \% $

Переведем данные в систему СИ и удобные для расчета единицы:

$m(\text{фосфорита}) = 10 \text{ т} = 10000 \text{ кг}$

$\omega(Ca_3(PO_4)_2) = 0.95$

Найти:

$m(Ca(H_2PO_4)_2)$ — ?

Решение:

Двойной суперфосфат (дигидрофосфат кальция $Ca(H_2PO_4)_2$) получают при обработке природного фосфорита, основным компонентом которого является фосфат кальция ($Ca_3(PO_4)_2$), фосфорной кислотой.

1. Составим уравнение химической реакции:

$Ca_3(PO_4)_2 + 4H_3PO_4 \rightarrow 3Ca(H_2PO_4)_2$

2. Найдем массу чистого фосфата кальция в 10 тоннах фосфорита:

$m(Ca_3(PO_4)_2) = m(\text{фосфорита}) \times \omega(Ca_3(PO_4)_2) = 10 \text{ т} \times 0.95 = 9.5 \text{ т}$

3. Рассчитаем молярные массы фосфата кальция и дигидрофосфата кальция (двойного суперфосфата). Для расчетов будем использовать относительные атомные массы: $Ar(Ca)=40$, $Ar(P)=31$, $Ar(O)=16$, $Ar(H)=1$.

Молярная масса фосфата кальция:

$M(Ca_3(PO_4)_2) = 3 \times 40 + 2 \times (31 + 4 \times 16) = 120 + 2 \times 95 = 310 \text{ г/моль}$

Молярная масса дигидрофосфата кальция:

$M(Ca(H_2PO_4)_2) = 40 + 2 \times (2 \times 1 + 31 + 4 \times 16) = 40 + 2 \times 97 = 234 \text{ г/моль}$

4. По уравнению реакции составим пропорцию для нахождения массы полученного двойного суперфосфата. Из уравнения видно, что из 1 моль $Ca_3(PO_4)_2$ образуется 3 моль $Ca(H_2PO_4)_2$.

Массовое соотношение реагента и продукта:

$m(Ca_3(PO_4)_2) : m(Ca(H_2PO_4)_2) = 1 \times M(Ca_3(PO_4)_2) : 3 \times M(Ca(H_2PO_4)_2)$

$310 \text{ г } Ca_3(PO_4)_2 \text{ образуют } 3 \times 234 = 702 \text{ г } Ca(H_2PO_4)_2$

Составим пропорцию, используя массу чистого фосфата кальция (9.5 т) и искомую массу двойного суперфосфата ($x$):

$\frac{9.5 \text{ т}}{310} = \frac{x \text{ т}}{702}$

Отсюда найдем $x$:

$x = \frac{9.5 \times 702}{310} \approx 21.51 \text{ т}$

Таким образом, масса полученного двойного суперфосфата составляет примерно 21.51 т.

Ответ: можно получить 21.51 т двойного суперфосфата.