Des questions mais pour les chimistes forts
Bonjour,
Je suis un étudiant En chimie est je voulais préparer un engrais phosphaté à partir d’un phosphate naturel, dans le labo de notre université
Le principe de notre expérience est :
La synthèse du phosphate monocalcique soluble dans l’eau comporte deux étapes :
- étape 1 : Synthèse de l’acide phosphorique par voie humide à partir du phosphate tricalcique naturel (ph N) et de l’acide sulfurique à 75 °c (réaction 1).
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 + 6 H2O _______ 2H3PO4 + 3(CaSO4 , 2H2O) équation 1.
- étape 2 : synthèse du phosphate monocalcique à partir de l’acide phosphorique obtenu par la réaction 1 et phosphate tricalcique (ph N) (réaction 2).
Ca(PO4)2 + 4H3PO4 _________________ 3Ca(H2PO4)2 équation 2.
Le phosphate naturel n’est pas du phosphate tricalcique pur. En effet, il se présente sous effet, il se présente sous la formule Ca10(PO4)6 F2 ou encore 3Ca(PO4)2,CaF2. il contient également des fluorures, des carbonates, de la silice, des alcalis et d’autres impuretés…
Dans cette manupilation, on ne tiendra compte que des éléments majeurs qui présents majeurs qui présentent des teneurs notables.
Les seules réactions qu’on envisagera sont celles qui se rapportent à la décomposition des fluorures et des carbonates (réaction 3 et 4) :
Ca F2 + H2SO4 + 2H2O ______________ (CaSO4, 2H2O) + 2HF (équation 3)
CaCO3 + H2SO4 + H2O _____________ (CaSO4, 2H2O) + CO2 (équation 4)
L’acide fluorhydrique ne se dégage pas tel quel, mais réagit suivant la réaction 5 avec la silice pour donner SiF4 volatil et toxique comme HF.
SiO2 + 4HF ______________ SiF4 + 2H2O (équation 5)
L’analyse moyenne par fluorescence x du phosphate naturel qu’on dispose a donné les teneurs massiques en oxydes présentées dans le tableau suivant :
Oxyde P2O5 CaO SiO2 SO3 CO2 F
Teneur 28.4 47.3 3.4 3.5 6.1 3.4
massique
- préparation :
- l’acide phosphorique :
Une mol du phosphate naturel est constitué de :
- 1 mol de Ca3(PO4)2.
- a mole de CaF2.
- b mole de CaCO3.
La réaction de production de l’acide phosphorique à partir d’une mole du phosphate naturel s’écrit à partir des réactions élémentaires (1,3 et 4) (réaction 6) :
Ca3 (PO4)2 + a CaF2 + b CaCO3 + x H2SO4 + y H2O _____ z H3PO4+ t (CaSO4 ,2H2O) + u HF + v CO2 (équation6)
- comment on peut :
- déterminer x, y, z, t, u et v en fonction de a et b.
- Calculer le volume d’acide sulfurique concentré à 98 % en masse, et de densité d= 1.82, nécessaire pour réagir avec une masse de 5g du phosphate naturel, a et b sont calculés à partir de l’analyse de phN fournie par le tableau précédant (volume V h2so4).
- Calculer la masse de gypse (CaSO4, 2H2O) obtenu en traitant 5g du phN par H2SO4 concentré (masse m gypse)
- Calculer le volume de CO2 dégagé lors du traitement de 5g du phN par l’acide sulfurique (volume V CO2).
- Calculer le volume de HF dégagé lors du traitement de 5g du phN par l’acide sulfurique (volume V HF).
- Calculer le volume de SiF4 dégagé après traitement de 5g du phosphate naturel (volume V SiF4).
- Calculer le nombre de mole de H3PO4 synthétisé lorsque 5g du phN est attaqué par le volume V H2SO4 de l’acide sulfurique concentré.
- production de phosphate monocalcique :
La’acide phosphorique produit contient un peu d’acide sulfurique. Soit c mole de H2SO4 pour une mole de H3PO4.
La reaction de production du phosphate monocalcique à partir d’une mole d’acide phosphorique obtenu s’écrit à partir des réactions élémentaires (1, 2,3 et 4) (réaction 7) :
n Ca3(PO4)2 + n b CaCO3 + H3PO4 + c H2SO4 + m H2O _____ l Ca(H2PO4)2 + p(CaSO4, 2H2O) + q HF + r CO2 (équation 7)
- comment on peut :
- déterminer n, m, l, p, q et r en fonction de a,b et c. ( a et b sont calculés à partir de l’analyse du phN fournie par le tableau précédant.
- La production de l’acide phosphorique suivant la réaction 6 donne w moles d’aide phosphorique et cw moles d’acide sulfurique. Calculer la masse du phN nécessaire pour réagir avec la totalité de l’acide phosphorique et sulfurique suivant la réaction 7.
- Calculer la masse du manocalcique produit avec w moles d’acide phosphorique et cw moles d’acide sulfurique.
- Calculer la masse du gypse produit avec w moles d’acide phosphorique et cw moles d’acide sulfurique.
- Calculer la masse du « super triple » produit avec w moles d’acide phosphorique et cw moles d’acide sulfurique. (le « super triple » est le mélange du monocalcique et du gypse).
- Calculer la teneur du « super phosphate » en P2O5.
Merci d’avance pour votre réponse.
-----
Envoyé par zakariae 