Đề bài
Cho 62 g canxi photphat tác dụng với 49 g dung dịch axit sunfuric 64%. Làm bay hơi dung dịch thu được đến cạn khô thì được một hỗn hợp rắn. Xác định thành phần khối lượng của hỗn hợp rắn, biết rằng các phản ứng đều xảy ra với hiệu suất 100%.
Phương pháp giải - Xem chi tiết
+) PTHH:
Ca3(PO4)2 + H2SO4 → 2CaHPO4 + CaSO4 (1)
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4 (2)
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 2H3PO4 + 3CaSO4 (3)
+) Tính số mol Ca3(PO4)2 và số mol H2SO4
+) Xét tỉ lệ số mol H2SO4 và Ca3(PO4)2 =>muối được tạo thành.
+) Gọi a, b là số mol Ca3(PO4)2 tham gia các phản ứng (1) và (2). Lập hpt 2 ẩn a, b.
+) Giải hpt => a, b => thành phần khối lượng của hỗn hợp rắn.
Lời giải chi tiết
Canxi photphat có thể phản ứng với axit sunfuric theo các phương trình hoá học :
Ca3(PO4)2 + H2SO4 → 2CaHPO4 + CaSO4 (1)
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4 (2)
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 2H3PO4 + 3CaSO4 (3)
Số mol Ca3(PO4)2 : \(\dfrac{{62}}{{310}}\) = 0,2 (mol).
Số mol H2SO4 : \(\dfrac{{49.64}}{{100.98}}\) = 0,32 (mol).
Vì tỉ lệ số mol H2SO4 và Ca3(PO4)2 là :
\(1 < \dfrac{{0,32}}{{0,2}} = 1,6 < 2\)
nên H2SO4 chỉ đủ để tạo ra hai muối CaHPO4 và Ca(H2PO4)2 theo các phương trình hóa học (1) và (2).
Gọi a và b là số mol Ca3(PO4)2 tham gia các phản ứng (1) và (2), thì số mol H2SO4 tham gia phản ứng là a + 2b. Ta có hệ phương trình :
\(\left\{ \begin{array}{l}
a + 2b = 0,32\\
a + b = 0,2
\end{array} \right.\)
Giải hệ phương trình được : a = 0,08 và b = 0,12.
\( \Rightarrow \) \({m_{CaHP{O_4}}}\) = 2.0,08.136 = 21,76 (g) ;
\({m_{Ca{{({H_2}P{O_4})}_2}}}\) = 0,12.234 = 28,08 (g);
\({m_{CaS{O_4}}}\) = (a + 2b).136 = (0,08 + 0,24).136 = 45,52 (g).
