Фосфор, полученный восстановлением 221,4 кг фосфата, содержащего 30% примесей, сожгли в избытке кислорода и оксид фосфора(V) растворили в 138,6 дм³ воды с (NH)₄ - 20% (ρ = 0,92…

Для решения задачи по химии на тему получения фосфора и его взаимодействия с водой, давайте разберем этапы, чтобы понять, как происходят реакции и как рассчитываются массовые доли веществ.

Шаг 1: Анализ исходных данных

У нас есть:

• Фосфат массой 221,4 кг, который содержит 30% примесей.
• Объем воды = 138,6 дм³ (что равняется 138600 см³).
• Раствор аммония (NH₄) с концентрацией 20% и плотностью 0,92 г/см³.

Шаг 2: Вычисление чистого фосфата

Сначала необходимо рассчитать массу чистого фосфата. \[ \text{Масса примесей} = 30\% \text{ от } 221,4 \text{ кг} = 0,3 \times 221,4 = 66,42 \text{ кг} \]

Теперь найдем массу чистого фосфата: \[ \text{Чистый фосфат} = 221,4 - 66,42 = 154,98 \text{ кг} \]

Шаг 3: Реакция с кислородом

Фосфор, полученный из фосфата, сжигается в избытке кислорода. Реакция будет выглядеть следующим образом: \[ 4 \text{P} + 5 \text{O}_2 \rightarrow 2 \text{P}_2\text{O}_5 \]

Определим, сколько моль фосфора можно получить из 154,98 кг фосфата. Давайте предположим, что фосфат был фосфатом кальция (Ca₃(PO₄)₂) с молекулярной массой 310 г/моль. Выясним, сколько молей фосфата у нас имеется: \[ \text{Моль фосфата} = \frac{154980 \text{ г}}{310 \text{ г/моль}} \approx 499,3 \text{ моль} \]

Согласно уравнению, из 2 молей фосфора мы получаем 2 моля P₂O₅: \[ 2 \text{P}_2\text{O}_5 \text{ из } 4 \text{P} \implies 1 \text{моль фосфора} \text{ даёт 1 моль P}_2\text{O}_5 \]

Количество полученного P₂O₅ будет равно количеству моль фосфора: \[ \text{Моль P}_2\text{O}_5 = 499,3 \text{ моль} \]

Схожим образом можно вычислить массу P₂O₅, учитывая, что его молярная масса составляет 283,88 г/моль: \[ \text{Масса P}_2\text{O}_5 = 499,3 \text{ моль} \times 283,88 \text{ г/моль} \approx 141322,47 \text{ г} \approx 141,32 \text{ кг} \]

Шаг 4: Растворение оксида фосфора(V)

Теперь мы растворяем P₂O₅ в воде. Оксид фосфора образует ортофосфорную кислоту: \[ \text{P}_2\text{O}_5 + 3 \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2 \text{H}_3\text{PO}_4 \]

Шаг 5: Расчет массовых долей

Теперь вычислим массовые доли в полученном растворе. Для этого сначала необходимо найти массу раствора:

1. Раствор аммония: Плотность = 0,92 г/см³ => масса = 0,92 г/см³ × 138600 см³ = 127392 г = 127,39 кг Масса NH₄ = 20% от 127392 г = 25478,4 г

2. Теперь найдем общую массу раствора: \[ \text{Масса раствора} = \text{Масса P}_2\text{O}_5 + \text{Масса воды} + \text{Масса NH}_4 = 141320 + 138600 + 25478,4 \]

Шаг 6: Конечный расчет

Общая масса раствора = 141320 + 138600 + 25478,4 = 305398,4 г.

Теперь можно вычислить массовые доли каждого компонента:

• Массовая доля P₂O₅: \[ \frac{141320 \text{ г}}{305398,4 \text{ г}} \times 100\% \approx 46,2\% \]

• Массовая доля NH₄: \[ \frac{25478,4 \text{ г}}{305398,4 \text{ г}} \times 100\% \approx 8,34\% \]

• Массовая доля воды: \[ \frac{138600 \text{ г}}{305398,4 \text{ г}} \times 100\% \approx 45,5\% \]

Итог

Итак, массовые доли в полученном растворе примерно следующие:

• Массовая доля P₂O₅: 46,2%
• Массовая доля NH₄: 8,34%
• Массовая доля воды: 45,5%

Если у вас есть дополнительные вопросы, не стесняйтесь спрашивать!