В производственных условиях дигидрофосфат аммония готовят насыщением 70%-ной ортофосфорной кислоты аммиаком. Этот метод можно применять и в лаборатории. В стакан емкостью 200-250 см 3 , снабженный мешалкой и термометром, налейте около 150 см 3 70%-ной Н3РО4 и насыщайте ее при перемешивании аммиаком. Аммиак пропускают через жидкость со скоростью 1,5 дм 3 /мин. По мере нейтрализации раствор нагревается; необходимо следить за тем, чтобы его температура не превышала 75 °С, так как выше этой температуры поглощение аммиака резко уменьшается. Соль начинает выпадать задолго до окончания нейтрализации. Конец реакции определите в отдельной пробе по метиловому оранжевому. Раствор охладите, выпавшие бесцветные кристаллы отфильтруйте на воронке Бюхнера, промойте небольшим количеством холодной воды и высушите при 100 °С. Соль следует хранить в плотно закрытой склянке. Рассчитать теоретический выход продукта в % Если практический выход не превышает 70%

Для определения теоретического выхода дигидрофосфата аммония (NH4)2HPO4, сначала нужно рассмотреть реакцию между ортофосфорной кислотой (H3PO4) и аммиаком (NH3). В этой реакции образуется дигидрофосфат аммония и вода:

\[ H3PO4 + NH3 \rightarrow (NH4)2HPO4 \]

Теперь давайте найдем молекулярные массы участвующих веществ:

• M(H3PO4) = 31 + 31 + 416 = 98 г/моль
• M(NH3) = 14 + 3*1 = 17 г/моль
• M((NH4)2HPO4) = 2*(14 + 41) + 31 + 416 = 132 г/моль

Расчет

1. Определите количество реакции. Предположим, что вы используете 150 см³ 70%-ной H3PO4. Первым делом нужно найти массу H3PO4 в этом растворе:

   • Плотность 70%-ного раствора H3PO4 приблизительно равна 1,5 г/см³.
   • Масса 150 см³ раствора: \( 150 \, \text{см}^3 \times 1,5 \, \text{г/см}^3 = 225 \, \text{г} \).
   • Масса чистого H3PO4 в растворе: \( 225 \, \text{г} \times 0,7 = 157,5 \, \text{г} \).

2. Теперь находим количество H3PO4: \[ n(H3PO4) = \frac{157,5 \, \text{г}}{98 \, \text{г/моль}} \approx 1,60 \, \text{моль} \]

3. По уравнению реакции видим, что на 1 моль H3PO4 требуется 1 моль NH3, то есть количество NH3 также будет 1,60 моль.

4. Далее находим теоретический выход дигидрофосфата аммония: \[ n((NH4)2HPO4) = 1,60 \, \text{моль} \] \[ m((NH4)2HPO4) = 1,60 \, \text{моль} \times 132 \, \text{г/моль} \approx 211,2 \, \text{г} \]

Практический выход

Если практический выход продукта не превышает 70%, тогда: \[ \text{Практический выход} = 211,2 \, \text{г} \times 0,7 \approx 147,84 \, \text{г} \]

Итог

Таким образом, теоретический выход дигидрофосфата аммония составляет примерно 211,2 г, а практический выход, согласно заданным условиям, не должен превышать 147,84 г.

Если у вас остались вопросы или нужны пояснения по какому-либо шагу, не стесняйтесь спрашивать!