Дано:
- масса фосфорита = 3,88 т = 3880 кг
- массовая доля ортофосфата кальция (Ca3(PO4)2) в фосфорите = 94,6 %
- массовая доля ортофосфорной кислоты (H3PO4) в растворе = 75 %
- производственные потери = 12 %
Найти:
массу раствора с массовой долей ортофосфорной кислоты.
Решение:
1. Рассчитаем массу ортофосфата кальция в фосфорите:
масса Ca3(PO4)2 = масса фосфорита * массовая доля Ca3(PO4)2
масса Ca3(PO4)2 = 3880 кг * 0,946 ≈ 3665,68 кг.
2. Определим количество вещества ортофосфата кальция, используя его молярную массу:
Молярная масса Ca3(PO4)2 = 3*40 + 2*(31 + 4*16) = 310 г/моль = 0,310 кг/моль.
n(Ca3(PO4)2) = масса Ca3(PO4)2 / молярная масса Ca3(PO4)2
n(Ca3(PO4)2) = 3665,68 кг / 0,310 кг/моль ≈ 11807,35 моль.
3. По уравнению реакции получения ортофосфорной кислоты:
Ca3(PO4)2 + 7 H2SO4 → 3 CaSO4 + 2 H3PO4.
Из уравнения видно, что на 1 моль Ca3(PO4)2 получается 2 моль H3PO4:
n(H3PO4) = 2 * n(Ca3(PO4)2)
n(H3PO4) = 2 * 11807,35 моль ≈ 23614,70 моль.
4. Рассчитаем массу ортофосфорной кислоты:
Молярная масса H3PO4 = 3*1 + 31 + 4*16 = 98 г/моль = 0,098 кг/моль.
масса H3PO4 = n(H3PO4) * молярная масса H3PO4
масса H3PO4 = 23614,70 моль * 0,098 кг/моль ≈ 2314,43 кг.
5. Учтем производственные потери:
масса конечного раствора = масса H3PO4 / (1 - производственные потери)
масса конечного раствора = 2314,43 кг / (1 - 0,12) ≈ 2637,84 кг.
Ответ:
Можно получить примерно 2637,84 кг раствора с массовой долей ортофосфорной кислоты 75 %.