Дано:
1. Масса простого суперфосфата = 500 кг = 500000 г.
2. Массовая доля фосфата кальция (Ca3(PO4)2) в фосфорите = 94% = 0,94.
Найти:
1. Массу фосфорита, необходимую для получения 500 кг простого суперфосфата.
2. Массу серной кислоты, необходимую для реакции.
Решение:
1. Простая формула для простого суперфосфата - Ca(H2PO4)2. Для получения 1 моля Ca(H2PO4)2 требуется 1 моль фосфата кальция и 1 моль серной кислоты.
2. Найдем молярную массу фосфата кальция (Ca3(PO4)2):
Молярная масса(Ca3(PO4)2) = 3 * 40,08 (Ca) + 2 * (30,97 (P) + 4 * 16,00 (O))
= 3 * 40,08 + 2 * (30,97 + 64)
= 120,24 + 2 * 94,97
= 120,24 + 189,94
= 310,18 г/моль.
3. Теперь найдем молярную массу простого суперфосфата (Ca(H2PO4)2):
Молярная масса(Ca(H2PO4)2) = 40,08 (Ca) + 2 * (2 * 1,01 (H) + 30,97 (P) + 4 * 16,00 (O))
= 40,08 + 2 * (2,02 + 30,97 + 64)
= 40,08 + 2 * 96,99
= 40,08 + 193,98
= 234,06 г/моль.
4. Теперь найдем количество моль простого суперфосфата, который мы хотим получить:
n(Ca(H2PO4)2) = Масса(Ca(H2PO4)2) / Молярная масса(Ca(H2PO4)2)
= 500000 г / 234,06 г/моль ≈ 2135,56 моль.
5. Поскольку на 1 моль простого суперфосфата необходимо 1 моль фосфата кальция, то нам также нужно 2135,56 моль Ca3(PO4)2.
6. Находим массу фосфата кальция, необходимую для этой реакции:
Масса(Ca3(PO4)2) = n(Ca3(PO4)2) * Молярная масса(Ca3(PO4)2)
= 2135,56 моль * 310,18 г/моль
= 661113,44 г = 661,11 кг.
7. Теперь найдем массу фосфорита, из которого мы будем получать фосфат кальция:
Масса(фосфорита) = Масса(Ca3(PO4)2) / Массовая доля(Ca3(PO4)2)
= 661113,44 г / 0,94
= 703730,53 г = 703,73 кг.
8. Далее вычислим массу серной кислоты, необходимую для реакции. На каждый моль Ca3(PO4)2 требуется 3 моль H2SO4 для образования 1 моль Ca(H2PO4)2:
Молярная масса H2SO4 = 2 * 1,01 (H) + 32,07 (S) + 4 * 16,00 (O)
= 2,02 + 32,07 + 64
= 98,09 г/моль.
Необходимое количество моль серной кислоты:
n(H2SO4) = 3 * n(Ca3(PO4)2) = 3 * 2135,56 моль = 6406,68 моль.
Масса(H2SO4) = n(H2SO4) * Молярная масса(H2SO4)
= 6406,68 моль * 98,09 г/моль
= 628414,82 г = 628,41 кг.
Ответ:
Для получения 500 кг простого суперфосфата следует взять примерно 703,73 кг фосфорита и 628,41 кг серной кислоты.