Bài 8.24 trang 30, 31, 32, 33, 34 SBT Hóa 11 - Kết nối tri thức: Để sản xuất được 1 tấn Ca(H2PO4)2 với hiệu suất của cả quá trình là 80% thì cần bao nhiêu tấn dung dịch H2SO4 70%?...

Trong sản xuất phân bón, surpephosphate kép chứa thành phần dinh dưỡng là Ca(H₂PO₄)₂, được sản xuất từ quặng phosphorite theo hai giai đoạn sau:

Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ → 2H₃PO₄ + 3CaSO₄

Ca₃(PO₄)₂ + 4H₃PO₄ → 3Ca(H₂PO₄)₂

Để sản xuất được 1 tấn Ca(H₂PO₄)₂ với hiệu suất của cả quá trình là 80% thì cần bao nhiêu tấn dung dịch H₂SO₄ 70%?

Phương pháp giải :

Tính số mol H₂SO₄ thông qua Ca(H₂PO₄)₂, rồi tính số mol H₂SO₄ được dùng trong thực tế theo công thức:

\({{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}{\rm{ (TT)}}}}{\rm{ = }}{{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}{\rm{ (LT)}}}} \times \frac{{{\rm{100}}}}{{\rm{H}}}\).

Tính khối lượng dung dịch H₂SO₄ theo công thức: \({{\rm{m}}_{{\rm{dd }}}}{\rm{ = }}{{\rm{m}}_{{\rm{ct}}}} \times \frac{{100\% }}{{{\rm{C}}\% }}\).

Lời giải chi tiết:

Ta có: \({{\rm{n}}_{{\rm{Ca}}{{\left( {{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{P}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}} \right)}_{\rm{2}}}}} = \frac{{{{10}^6}}}{{234}} \approx 4273,5{\rm{ (mol)}}\)

Xét phương trình: Ca₃(PO₄)₂ + 4H₃PO₄ → 3Ca(H₂PO₄)₂

\({{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{P}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}}}{\rm{ = }}\frac{4}{3}{{\rm{n}}_{{\rm{Ca}}{{\left( {{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{P}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}} \right)}_{\rm{2}}}}} = \frac{4}{3} \times 4273,5 = 5698{\rm{ (mol)}}\)

Xét phương trình: Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ → 2H₃PO₄ + 3CaSO₄

\({{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}}}{\rm{ = }}\frac{3}{2}{{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{P}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}}}{\rm{ = }}\frac{3}{2} \times 5698 = 8547{\rm{ (mol)}}\)

Vì hiệu suất của cả quá trình là 80% nên\({{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}{\rm{ (TT)}}}}{\rm{ = }}8547 \times \frac{{100}}{{80}}{\rm{ = 10683,75 (mol)}}\)

\({{\rm{m}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}{\rm{ (TT)}}}}{\rm{ = 10683,75}} \times {\rm{98 = 1047007,5 (g)}}\)

Khối lượng dung dịch H₂SO₄ 70%: \({{\rm{m}}_{{\rm{dd }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}}}{\rm{ = 1047007,5}} \times \frac{{100}}{{70}}{\rm{ = 1495725 (g) }} \approx {\rm{ 1,5}}\)(tấn).