Давайте разберемся с задачей шаг за шагом.
1. Написание уравнений реакций
Первое превращение: P₂O₅ → H₃PO₄
Фосфорный ангидрид (P₂O₅) реагирует с водой, образуя фосфорную кислоту (H₃PO₄).
[ \text{P}_2\text{O}_5 + 3\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{H}_3\text{PO}_4 ]
Второе превращение: H₃PO₄ → Na₃PO₄
Фосфорная кислота реагирует с гидроксидом натрия (NaOH), образуя фосфат натрия (Na₃PO₄).
[ \text{H}_3\text{PO}_4 + 3\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_3\text{PO}_4 + 3\text{H}_2\text{O} ]
Третье превращение: Na₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂
Фосфат натрия реагирует с хлоридом кальция (CaCl₂) в результате обменной реакции:
[ 2\text{Na}_3\text{PO}_4 + 3\text{CaCl}_2 \rightarrow \text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2 + 6\text{NaCl} ]
Четвертое превращение: Ca₃(PO₄)₂ → H₃PO₄
Фосфат кальция реагирует с фосфорной кислотой, образуя новую порцию H₃PO₄:
[ \text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2 + 6\text{H}_3\text{PO}_4 \rightarrow 6\text{CaHPO}_4 ]
2. Вычисление массы фосфорной кислоты
Имеется 196 г фосфата кальция с 35% примесей. Сначала найдем массу чистого фосфата кальция:
[ \text{Масса чистого } \text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2 = 196 , \text{г} \times 0.65 = 127.4 , \text{г} ]
Молярная масса фосфата кальция ((\text{Ca}_3\text{(PO}_4\text{)}_2)) приблизительно 310 г/моль.
Найдем количество вещества (моль) фосфата кальция:
[ n(\text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2) = \frac{127.4 , \text{г}}{310 , \text{г/моль}} \approx 0.411 , \text{моль} ]
Из уравнения:
[ \text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2 + 6\text{H}_3\text{PO}_4 \rightarrow 6\text{CaHPO}_4 ]
Фосфорная кислота (H₃PO₄) в данной реакции получается с коэффициентом 6. Таким образом, количество моль H₃PO₄ будет 6 раз больше, чем моль фосфата кальция:
[ n(\text{H}_3\text{PO}_4) = 0.411 , \text{моль} \times 6 = 2.466 , \text{моль} ]
Молярная масса H₃PO₄ составляет приблизительно 98 г/моль. Теперь вычислим массу фосфорной кислоты:
[ \text{Масса } (\text{H}_3\text{PO}_4) = 2.466 , \text{моль} \times 98 , \text{г/моль} \approx 241.7 , \text{г} ]
Ответ
Уравнения реакций:
- ( \text{P}_2\text{O}_5 + 3\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{H}_3\text{PO}_4 )
- ( \text{H}_3\text{PO}_4 + 3\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_3\text{PO}_4 + 3\text{H}_2\text{O} )
- ( 2\text{Na}_3\text{PO}_4 + 3\text{CaCl}_2 \rightarrow \text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2 + 6\text{NaCl} )
- ( \text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2 + 6\text{H}_3\text{PO}_4 \rightarrow 6\text{CaHPO}_4 )
Масса образовавшейся фосфорной кислоты: 241.7 г.