Какая масса 38% фосфатной кислоты? Какой объём аммиака потребляет для получения 230 тонн аммофосфата и гидрофосфата аммония?

Чтобы решить эту задачу, начнём с определения механизма реакции между фосфатной кислотой и аммиаком, а затем рассчитаем массу фосфатной кислоты и объём аммиака, необходимый для получения указанных соединений. ### Шаг 1: Понимание реакции Фосфатная кислота (H₃PO₄) реагирует с аммиаком (NH₃) для образования аммофосфата (какой-то из форм может быть, например, NH₄H₂PO₄) и гидрофосфата аммония (NH₄HPO₄). Общий уравнением может быть записано следующим образом: \[ \text{H}_3\text{PO}_4 + \text{NH}_3 \rightarrow \text{NH}_4\text{H}_2\text{PO}_4 \quad \text{(аммофосфат)} \] \[ \text{H}_3\text{PO}_4 + \text{2NH}_3 \rightarrow \text{(NH}_4)_2\text{HPO}_4 \quad \text{(гидрофосфат аммония)} \] ### Шаг 2: Масса 38% фосфатной кислоты 1. **Определение массы фосфатной кислоты:** Нам нужно 38% фосфатной кислоты для реакции. Давайте предположим, что нам нужно знать массу чистой H₃PO₄, необходимой для реакции, но запрашивается масса раствора, содержащего 38% H₃PO₄. Чтобы провести дальнейшие расчёты, нам нужно знать массовые доли и молекулярные массы: - Молярная масса H₃PO₄ = 3(1) + 30.97 + 4(16) = 97.99 г/моль. - Если мы обозначим массовую долю в 38% как 0.38, то чтобы получить 1 кг (1000 г) раствора: \[ \text{масса H}_3\text{PO}_4 = 0.38 \times 1000 \, \text{г} = 380 \, \text{г} \] Таким образом, в 1 кг 38% раствора содержится 380 г H₃PO₄. ### Шаг 3: Рассчёт аммиака для 230 тонн Теперь, чтобы получить 230 тонн аммофосфата и гидрофосфата аммония, нужно знать их молекулярную массу. Предположим, для упрощения, что массовое отношение между аммиаком и фосфатом таково, что для 1 моля H₃PO₄ нам нужно 1 моль NH₃. 230 тонн = 230000 кг = 230000000 г. Нас интересует соотношение: - Для получения 1 моль H₃PO₄ (97.99 г) нужно 1 моль NH₃ (17.03 г), что составляет: \[ \text{масса NH}_3 \text{ на 1 моль H}_3\text{PO}_4 = 17.03 \text{ г} \] Так как мы с вами в объёме реально рассматриваем количество H₃PO₄ для 230000000 г: 1. Подсчитаем, сколько H₃PO₄ нам нужно: \[ \text{количество H}_3\text{PO}_4 = \frac{230000000 \, \text{г}}{97.99 \, \text{г/моль}} \approx 2343006 \, \text{моль} \] 2. Теперь нам нужно узнать массу NH₃ для этого количества: \[ \text{масса NH}_3 = 2343006 \, \text{моль} \times 17.03 \, \text{г/моль} \approx 39817175 \, \text{г} \approx 39817 \, \text{кг} \] Это количество NH₃, необходимое для реакции. ### Шаг 4: Перевод в объём Теперь, чтобы узнать объём NH₃, нужно знать его плотность (плотность аммиака около 0.73 г/см³): \[ \text{объём NH}_3 = \frac{39817175 \, \text{г}}{0.73 \, \text{г/см}^3} \approx 54506667 \, \text{мл} \approx 54507 \, \text{л} \] ### Ответ - **Масса 38% фосфатной кислоты для реакции**: 380 г из 1 кг раствора. - **Объём аммиака, необходимый для получения 230 тонн**: примерно 54507 литров. Этот процесс демонстрирует, как реагенты влияют на выход продукции в химических реакциях и важно делать расчёты правильно, следуя всем шагам.