Номер 7, страница 163 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

7. Определите массу раствора фосфорной кислоты с массовой долей $H_3PO_4$, равной 80 %, которую можно получить из фосфора массой 31 кг, если практический выход фосфорной кислоты составляет 95 %.

Дано:

$m(P) = 31\ кг$

$w(H_3PO_4) = 80\ \% $

$\eta = 95\ \% $

$m(P) = 31000\ г$

$w(H_3PO_4) = 0.8$

$\eta = 0.95$

Найти:

$m(раствора\ H_3PO_4) - ?$

Решение:

1. Процесс получения фосфорной кислоты из фосфора можно представить суммарной схемой превращений:

$P \rightarrow H_3PO_4$

Хотя процесс многостадийный (например, $4P + 5O_2 \rightarrow P_4O_{10}$; $P_4O_{10} + 6H_2O \rightarrow 4H_3PO_4$), из стехиометрии видно, что из 1 моль атомов фосфора в итоге получается 1 моль фосфорной кислоты. Следовательно, их количества вещества соотносятся как 1:1.

$n(P) = n(H_3PO_4)$

2. Рассчитаем молярные массы фосфора (P) и фосфорной кислоты ($H_3PO_4$):

$M(P) = 31\ г/моль$

$M(H_3PO_4) = 3 \cdot Ar(H) + Ar(P) + 4 \cdot Ar(O) = 3 \cdot 1 + 31 + 4 \cdot 16 = 98\ г/моль$

3. Найдем количество вещества фосфора, вступившего в реакцию:

$n(P) = \frac{m(P)}{M(P)} = \frac{31000\ г}{31\ г/моль} = 1000\ моль$

4. Определим теоретически возможное количество вещества и массу фосфорной кислоты:

$n_{теор}(H_3PO_4) = n(P) = 1000\ моль$

$m_{теор}(H_3PO_4) = n_{теор}(H_3PO_4) \cdot M(H_3PO_4) = 1000\ моль \cdot 98\ г/моль = 98000\ г = 98\ кг$

5. Рассчитаем практическую массу фосфорной кислоты, учитывая, что практический выход составляет 95% от теоретического:

$m_{практ}(H_3PO_4) = m_{теор}(H_3PO_4) \cdot \eta = 98\ кг \cdot 0.95 = 93.1\ кг$

6. Найдем массу 80%-го раствора фосфорной кислоты, который содержит 93,1 кг $H_3PO_4$:

Массовая доля вещества в растворе определяется по формуле: $w = \frac{m_{вещества}}{m_{раствора}}$

Отсюда масса раствора:

$m(раствора) = \frac{m_{практ}(H_3PO_4)}{w(H_3PO_4)} = \frac{93.1\ кг}{0.8} = 116.375\ кг$

Ответ: масса раствора фосфорной кислоты составляет 116,375 кг.