Номер 1163, страница 182 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1163. Рассчитайте массовую долю дигидрофосфата кальция в составе простого суперфосфата.

Найти:

Массовую долю дигидрофосфата кальция $\omega(Ca(H_2PO_4)_2)$ в простом суперфосфате.

Решение:

Простой суперфосфат — это минеральное удобрение, представляющее собой смесь дигидрофосфата кальция $Ca(H_2PO_4)_2$ и сульфата кальция $CaSO_4$. Его получают при обработке природного фосфата кальция $Ca_3(PO_4)_2$ серной кислотой $H_2SO_4$.

Уравнение химической реакции получения простого суперфосфата выглядит следующим образом:

$Ca_3(PO_4)_2 + 2H_2SO_4 \rightarrow Ca(H_2PO_4)_2 + 2CaSO_4$

Из уравнения реакции следует, что на 1 моль образовавшегося дигидрофосфата кальция приходится 2 моль сульфата кальция. Таким образом, простой суперфосфат представляет собой смесь этих двух солей в мольном соотношении 1:2.

Массовая доля ($\omega$) компонента в смеси вычисляется по формуле:

$\omega(компонента) = \frac{m(компонента)}{m(смеси)}$

Для нашего случая, массовая доля дигидрофосфата кальция будет равна:

$\omega(Ca(H_2PO_4)_2) = \frac{m(Ca(H_2PO_4)_2)}{m(Ca(H_2PO_4)_2) + m(2CaSO_4)}$

Чтобы найти массы, воспользуемся молярными массами веществ. Примем относительные атомные массы: $Ar(Ca)=40$ г/моль, $Ar(P)=31$ г/моль, $Ar(H)=1$ г/моль, $Ar(O)=16$ г/моль, $Ar(S)=32$ г/моль.

1. Рассчитаем молярную массу дигидрофосфата кальция $M(Ca(H_2PO_4)_2)$:

$M(Ca(H_2PO_4)_2) = Ar(Ca) + 2 \times (2 \times Ar(H) + Ar(P) + 4 \times Ar(O)) = 40 + 2 \times (2 \times 1 + 31 + 4 \times 16) = 40 + 2 \times 97 = 234$ г/моль.

2. Рассчитаем молярную массу сульфата кальция $M(CaSO_4)$:

$M(CaSO_4) = Ar(Ca) + Ar(S) + 4 \times Ar(O) = 40 + 32 + 4 \times 16 = 136$ г/моль.

Теперь найдем массы 1 моль $Ca(H_2PO_4)_2$ и 2 моль $CaSO_4$:

$m(Ca(H_2PO_4)_2) = 1 \text{ моль} \times 234 \text{ г/моль} = 234$ г.

$m(2CaSO_4) = 2 \text{ моль} \times 136 \text{ г/моль} = 272$ г.

Общая масса смеси (простого суперфосфата), полученной по реакции, составит:

$m(смеси) = m(Ca(H_2PO_4)_2) + m(2CaSO_4) = 234 \text{ г} + 272 \text{ г} = 506$ г.

Наконец, рассчитаем массовую долю дигидрофосфата кальция:

$\omega(Ca(H_2PO_4)_2) = \frac{234 \text{ г}}{506 \text{ г}} \approx 0.46245$

Выразим результат в процентах:

$\omega(Ca(H_2PO_4)_2) = 0.46245 \times 100\% \approx 46.25\%$

Ответ: Массовая доля дигидрофосфата кальция в составе простого суперфосфата составляет примерно 46,25%.