В промышленности фосфор получают прокаливанием смеси фосфата кальция с песком и коксом согласно уравнению:
$Ca_{3}(PO_{4})_{2} + 3SiO_{2} + 5C ⟶ 3CaSiO_{3} + 2P + 5CO↑$.
Рассмотрите окислительно−восстановительные процессы. Придумайте и решите задачу на определение массы фосфора при известном выходе его от теоретически возможного, в условии задачи укажите массу исходного фосфата кальция и долю примесей в нём.
$Ca_{3}(PO_{4})_{2} + 3SiO_{2} + 5C ⟶ 3CaSiO_{3} + 2P + 5CO↑$
$P^{+5} + 5ē ⟶ P^{0}$ − окислитель
$C^{0} - 2ē ⟶ C^{+2}$ − восстановитель
Задача: Определите массу фосфора, который образовался в результате разложения 140 г фосфата кальция, содержащего 13% примесей, если выход продукта составил 90% от теоретически возможного.
Дано:
$m_{техн}$ ($Ca_{3}(PO_{4})_ {2}$) = 120 г
ω (примесей) = 13%, или 0,13
η = 90%
Найти:
m (P) − ?
Решение:
$Ca_{3}(PO_{4})_ {2} + 3SiO_{2} + 5C ⟶ 3CaSiO_{3} + 2P + 5CO↑$
m (примесей) = $m_{техн}$ ($Ca_{3}(PO_{4})_ {2}$) * ω (примесей) = 120 г * 0,13 = 15,6 г
m ($Ca_{3}(PO_{4})_{2}$) = $m_{техн}$ ($Ca_{3}(PO_{4})_ {2}$) − m (примесей) = 120 − 15,6 = 104,4 г
n ($Ca_{3}(PO_{4})_ {2}$) = $\frac{m}{M}$ = $\frac{104,4}{310}$ = 0,34 моль
n (P) = 2 * n ($Ca_{3}(PO_{4})_{2}$) = 2 * 0,34 = 0,68 моль
$m_{теор}$ (P) = n * M = 0,68 * 31 = 21,08 г
$m_{практ}$ (P) = $m_{теор}$ (P) * η = 21,08 * 0,9 = 19 г
Ответ: $m_{практ}$ (P) = 19 г.
