В промышленности белый фосфор получают прокаливанием смеси фосфата кальция с песком и коксом согласно уравнению: 2Ca3(PO4)2 + 6Si02 + 10C = 6CaSiO3 + P4 + 10CO. Рассмотрите…

Для решения задачи по определению массы фосфора, получаемого из фосфата кальция (Ca3(PO4)2), вначале рассчитаем теоретически возможный выход фосфора.

Условие задачи:

Пусть у нас есть 100 г фосфата кальция (Ca3(PO4)2), в котором 10% составляют примеси.

1. Определите массу чистого фосфата кальция: \[ \text{Масса чистого Ca}_3(\text{PO}_4)_2 = 100 \, \text{г} \times (1 - 0.10) = 90 \, \text{г} \]

2. Расчет количества фосфора в 90 г Ca3(PO4)2: Молярная масса Ca3(PO4)2:

   • Ca: 40.08 г/моль × 3 = 120.24 г/моль
   • P: 30.97 г/моль × 2 = 61.94 г/моль
   • O: 16.00 г/моль × 8 = 128.00 г/моль \[ M(Ca_3(PO_4)_2) = 120.24 + 61.94 + 128.00 \approx 310.18 \, \text{г/моль} \]

   Количество вещества Ca3(PO4)2 в 90 г: \[ n(Ca_3(PO_4)_2) = \frac{90 \, \text{г}}{310.18 \, \text{г/моль}} \approx 0.290 \, \text{моль} \]

   Из уравнения реакции видно, что из 2 моль Ca3(PO4)2 получается 1 моль P4 (фосфора).

   Таким образом, из 0.290 моль Ca3(PO4)2 получим: \[ n(P_4) = \frac{0.290 \, \text{моль}}{2} \approx 0.145 \, \text{моль} \]

3. Расчет массы фосфора (P4): Молярная масса P4: \[ M(P_4) = 30.97 \, \text{г/моль} \times 4 = 123.88 \, \text{г/моль} \]

   Масса полученного P4: \[ m(P_4) = n(P_4) \times M(P_4) = 0.145 \, \text{моль} \times 123.88 \, \text{г/моль} \approx 17.98 \, \text{г} \]

4. Выход фосфора: Предположим, выход фосфора составляет 80% от теоретически возможного. Тогда фактическая масса фосфора (P4) будет: \[ m_{фактический} = 17.98 \, \text{г} \times 0.80 \approx 14.38 \, \text{г} \]

Ответ:

Из 100 г фосфата кальция (с 10% примесей) при выходе 80% теоретически возможного получится примерно 14.38 г фосфора (P4).