Вычислите массу фосфора необходимую для получения 200 кг ортофосфорной кислоты, если масса выхода продукта...

Для вычисления массы фосфора, необходимой для получения 200 кг ортофосфорной кислоты, при условии, что масса выхода продукта составляет 90%, нужно использовать химическое уравнение реакции синтеза ортофосфорной кислоты и провести расчеты.

Уравнение реакции синтеза ортофосфорной кислоты: P4 + 5O2 + 6H2O → 4H3PO4

Из уравнения видно, что для получения 4 молекул ортофосфорной кислоты требуется 1 молекула фосфора.

Молярная масса фосфора (P4) = 4 31 = 124 г/моль Молярная масса ортофосфорной кислоты (H3PO4) = 3 1 + 1 31 + 4 16 = 98 г/моль

Масса 200 кг ортофосфорной кислоты = 200 000 г Масса ортофосфорной кислоты, полученной при 90% выходе = 200 000 г / 0.9 = 222 222 г

Количество молей ортофосфорной кислоты = 222 222 г / 98 г/моль = 2267 моль Количество молей фосфора = 2267 моль

Масса фосфора = 2267 моль * 124 г/моль = 280 108 г = 280.108 кг

Таким образом, для получения 200 кг ортофосфорной кислоты при условии 90% выхода продукта, необходимо 280.108 кг фосфора.

Для решения этой задачи необходимо определить, сколько фосфора потребуется для синтеза заданного количества ортофосфорной кислоты (H₃PO₄), учитывая выход продукта.

1. Химическая реакция: Ортофосфорная кислота может быть получена из фосфора и кислорода по следующей реакции:

   [ \text{P}_4 + 5\text{O}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow 4\text{H}_3\text{PO}_4 ]

   Из уравнения видно, что 1 моль P₄ образует 4 моль H₃PO₄.

2. Молярные массы:

   • Молярная масса P₄ = 4 × 30.97 г/моль = 123.88 г/моль
   • Молярная масса H₃PO₄ = 3 × 1.01 + 30.97 + 4 × 16.00 = 97.99 г/моль

3. Масса ортофосфорной кислоты: Поскольку выход продукта составляет 90%, то для расчета теоретической массы H₃PO₄, которую необходимо получить, используем формулу:

   [ \text{Масса теоретическая} = \frac{\text{Масса практическая}}{\text{Выход}} = \frac{200\, \text{кг}}{0.9} \approx 222.22\, \text{кг} ]

4. Мольное соотношение: Из уравнения реакции видно, что 4 моль H₃PO₄ получаются из 1 моль P₄. Следовательно, для получения 1 моль H₃PO₄ требуется (\frac{1}{4}) моль P₄.

5. Количество вещества H₃PO₄: [ n(\text{H}_3\text{PO}_4) = \frac{222220\, \text{г}}{97.99\, \text{г/моль}} \approx 2267\, \text{моль} ]

6. Количество вещества P₄: [ n(\text{P}_4) = \frac{2267\, \text{моль}}{4} \approx 566.75\, \text{моль} ]

7. Масса фосфора: [ m(\text{P}_4) = 566.75\, \text{моль} \times 123.88\, \text{г/моль} \approx 70208\, \text{г} = 70.21\, \text{кг} ]

Таким образом, для получения 200 кг ортофосфорной кислоты при выходе 90% потребуется примерно 70.21 кг фосфора.