Масса ортофосфорной кислоты из 77,5 т фосфатной руды
Фосфор, полученный восстановлением 77,5 т руды, содержащей по массе 80% фосфата кальция и 20% невосстанавливающихся примесей, использовали для получения ортофосфорной кислоты. Определите массу полученной кислоты, если выход на всех стадиях процесса считать равным 100%.
Дано
`m(руды) = 77.5 text{ т}`
`ω(Ca_3(PO_4)_2) = 80%`
`ω(примесей) = 20%`
Найти
`m(H_3PO_4) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнения реакций:
`Ca_3(PO_4)_2 + 5C + 3SiO_2 = 3CaSiO_3 + 2P + 5CO`
`4P + 5O_2 = 2P_2O_5`
`P_2O_5 + 3H_2O = 2H_3PO_4`
Найдём массу чистого фосфата кальция в руде:
`m(Ca_3(PO_4)_2) = (ω(Ca_3(PO_4)_2)*m(руды))/100 = (80*77.5)/100 = 62 text{ т}`
Найдём количество вещества фосфата кальция:
`n(Ca_3(PO_4)_2) = (m(Ca_3(PO_4)_2))/(M(Ca_3(PO_4)_2)) = 62/310 = 0.2 text{ кмоль}`
Согласно первому уравнению, количество вещества фосфора в 2 раза больше количества фосфата кальция:
`n(P) = 2*n(Ca_3(PO_4)_2) = 2*0.2 = 0.4 text{ кмоль}`
Согласно второму уравнению, количество вещества оксида фосфора(V) в 2 раза меньше количества фосфора:
`n(P_2O_5) = (n(P))/2 = 0.4/2 = 0.2 text{ кмоль}`
Согласно третьему уравнению, количество вещества фосфорной кислоты в 2 раза больше количества оксида фосфора(V):
`n(H_3PO_4) = 2*n(P_2O_5) = 2*0.2 = 0.4 text{ кмоль}`
Найдём массу фосфорной кислоты:
`m(H_3PO_4) = n(H_3PO_4)*M(H_3PO_4) = 0.4*98 = 39.2 text{ т}`
Ответ
`m(H_3PO_4) = 39.2 text{ т}`