Какую массу фосфорной кислоты можно получить при действии кислоты массой 196г на фосфат кальция, если выход продукта составляет 75% теоретически возможного?
Для решения этой задачи нам необходимо использовать данные о реакции между фосфорной кислотой (H₃PO₄) и фосфатом кальция (Ca₃(PO₄)₂) для определения теоретически возможного выхода фосфорной кислоты.
- Запишем уравнение реакции: \[ Ca₃(PO₄)₂ + 6H₃PO₄ \rightarrow 3Ca(H₂PO₄)₂ \]
Каждая молекула фосфата кальция реагирует с шестью молекулами фосфорной кислоты, чтобы образовать три молекулы дигидрофосфата кальция.
Определим количество молей H₃PO₄ в 196 г: Молярная масса фосфорной кислоты (H₃PO₄) составляет примерно 98 г/моль (1 г + 31 г + 4 * 16 г). \[ n(H₃PO₄) = \frac{m}{M} = \frac{196 \, \text{г}}{98 \, \text{г/моль}} = 2 \, \text{моль} \]
Теперь найдем теоретически возможный выход фосфорной кислоты. По уравнению реакции видно, что на 6 моль H₃PO₄ получается 3 моль продукта. То есть:
- 2 моль H₃PO₄, которые мы имеем, не достаточно для полной реакции, так как необходимо 6 моль.
Определим, сколько фосфорной кислоты можно получить: Если у нас 2 моль H₃PO₄, то 2 моль смогут полностью провести реакцию с 1/3 моль фосфата кальция (так как 6 моль H₃PO₄ требуется для 1 моль Ca₃(PO₄)₂). Однако в данном случае мы сосредоточим внимание на полученной массе.
По количеству реагентов видим, что примерно 1 моль H₃PO₄ даст 1/2 моль Ca(H₂PO₄)₂. Так как фактический выход составляет 75% от теоретически возможного, мы можем рассчитать:
Так как мы теоретически можем получить 2 моль H₃PO₄, просто умножим на 75%: \[ \text{Выход} = 2 \, \text{моль} \times 0.75 = 1.5 \, \text{моль} \]
Молярная масса дигидрофосфата кальция составляет приблизительно 176 г/моль.
Посчитаем массу: \[ m = n \cdot M = 1.5 \, \text{моль} \times 176 \, \text{г/моль} = 264 \, \text{г} \]
Таким образом, можно получить 264 г фосфорной кислоты при выходе 75% теоретически возможного продукта.
