вычислите массу оксида фосфора, необходимого для получения 200 кг фосфорной кислоты, если массовая доля выхода кислоты составляет 90%
Для того чтобы вычислить массу оксида фосфора, необходимого для получения 200 кг фосфорной кислоты (H₃PO₄) с массовой долей выхода 90%, начнем с определения теоретической массы кислоты, которую необходимо получить.
Определим теоретическую массу фосфорной кислоты: Если выход кислоты составляет 90%, это означает, что 200 кг - это 90% от теоретического количества. Обозначим теоретическую массу фосфорной кислоты как \( M_{теор} \). \[ 200 \, \text{кг} = 0.9 \times M_{теор} \] \[ M_{теор} = \frac{200 \, \text{кг}}{0.9} \approx 222.22 \, \text{кг} \]
Напишем уравнение реакции получения фосфорной кислоты из оксида фосфора (P₂O₅): Основная реакция выглядит следующим образом: \[ P_2O_5 + 3 H_2O \rightarrow 2 H_3PO_4 \]
Из уравнения видно, что 1 моль P₂O₅ дает 2 моля H₃PO₄.
Выясним, сколько молей H₃PO₄ нужно для получения 222.22 кг: Молярная масса фосфорной кислоты (H₃PO₄) составляет приближенно 98 г/моль. Преобразуем массу в граммы: \[ 222.22 \, \text{кг} = 222220 \, \text{г} \]
Число молей фосфорной кислоты: \[ n_{H_3PO_4} = \frac{222220 \, \text{г}}{98 \, \text{г/моль}} \approx 2265.31 \, \text{моль} \]
Определим количество молей P₂O₅, необходимое для получения этого количества H₃PO₄: Из реакции видно, что для получения 2 молей H₃PO₄ требуется 1 моль P₂O₅, значит, для 2265.31 моль H₃PO₄ потребуется: \[ n_{P_2O_5} = \frac{2265.31}{2} \approx 1132.66 \, \text{моль} \]
Теперь найдем массу P₂O₅: Молярная масса P₂O₅ составляет примерно 142 г/моль. Соответственно, масса оксида фосфора будет равна: \[ M_{P_2O_5} = n_{P_2O_5} \times M_{P_2O_5} = 1132.66 \, \text{моль} \times 142 \, \text{г/моль} \approx 161,000 \, \text{г} \]
Преобразуем в килограммы: \[ M_{P_2O_5} \approx 161 \, \text{кг} \]
Таким образом, для получения 200 кг фосфорной кислоты при выходе 90% потребуется примерно 161 кг оксида фосфора (P₂O₅).
