Чтобы рассчитать массовую долю кислоты в растворе, нам нужно пройти через несколько шагов. Давайте разберем их по порядку.
- Определим массу чистого фосфорита:
- Масса фосфорита = 1 кг = 1000 г.
- Массовая доля примесей = 12,5%. Это означает, что масса чистого фосфорита = 1000 г * (1 - 0,125) = 1000 г * 0,875 = 875 г.
- Рассчитаем массу полученного фосфора:
- Согласно реакции, из 1 моля фосфорита (Ca3(PO4)2) получается 1 моль фосфора (P).
- Молярная масса Ca3(PO4)2 = 3*40 + 2*31 + 8*16 = 310 г/моль.
- Молярная масса P = 31 г/моль.
- Масса фосфора из 875 г фосфорита = (875 г / 310 г/моль) * 1 моль * 31 г/моль = 87,5 г.
- С учетом выхода 75%, реальная масса фосфора = 87,5 г * 0,75 = 65,625 г.
- Определим массу P2O5:
- Согласно реакции, из 1 моля P получается 1 моль P2O5.
- Молярная масса P2O5 = 2*31 + 5*16 = 142 г/моль.
- Масса P2O5 = (65,625 г / 31 г/моль) * 142 г/моль = 304,6875 г.
- Рассчитаем массу H3PO4 в растворе:
- Сначала найдем массу раствора H3PO4 с массовой долей 9,43% и плотностью 1,05 г/см3.
- Объем раствора = 2 дм3 = 2000 см3.
- Масса раствора = плотность * объем = 1,05 г/см3 * 2000 см3 = 2100 г.
- Масса H3PO4 = 2100 г * 0,0943 = 198,03 г.
- Рассчитаем массу H3PO4, полученного из P2O5:
- Из 1 моль P2O5 получается 2 моль H3PO4.
- Масса H3PO4 из 304,6875 г P2O5 = (304,6875 г / 142 г/моль) * 2 * 98 г/моль = 426,5625 г.
- С учетом выхода 80%, реальная масса H3PO4 = 426,5625 г * 0,80 = 341,25 г.
- Теперь находим общую массу H3PO4 в растворе:
- Общая масса H3PO4 = масса H3PO4 из раствора + масса H3PO4 из P2O5 = 198,03 г + 341,25 г = 539,28 г.
- Наконец, рассчитаем массовую долю H3PO4 в растворе:
- Массовая доля H3PO4 = (масса H3PO4 / масса раствора) * 100% = (539,28 г / 2100 г) * 100% = 25,66%.
Ответ: Массовая доля H3PO4 в растворе составляет 25,66%.