磷酸二氢钾(KH2PO4)是一种高效复合肥。工业上以羟磷灰石精矿[主要成分是Ca5(PO4)3OH,还含有少量石英和氧化铁等杂质]为原料,生产磷酸二氢钾的流程如下:
(1)“制酸”过程中生成磷酸的化学方程式为___________________________________________________。
该过程若用硫酸代替盐酸,磷酸的产率明显降低,其原因是___________________________________。
(2)“反应”中加入有机碱——三辛胺(TOA)的目的是____________________________________________。
(3)“反应”中,三辛胺的用量会影响溶液的pH。水溶液中H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-的分布分数δ随pH的变化如右图所示。
①“反应”中,当pH=____时,停止加入三辛胺。
②使用pH试纸测定溶液pH的操作是_____________________________________________。
(4)查阅资料可知:①磷酸三丁酯、二(2乙基己基)磷酸都是难溶于水的液态有机物。
②磷酸三丁酯对H3PO4和Fe3+有较强的萃取作用。
③二(2乙基己基)磷酸仅对Fe3+有较强的萃取作用。
请根据题中信息,补充完整“提纯”步骤的实验方案:向“制酸”所得粗磷酸中加入活性炭,________________,向有机层中加入蒸馏水,振荡、静置,分液取水层,得到稀磷酸。[实验中须使用的试剂有:二(2乙基己基)磷酸、磷酸三丁酯]
高三化学工业流程中等难度题
磷酸二氢钾(KH2PO4)是一种高效复合肥。工业上以羟磷灰石精矿[主要成分是Ca5(PO4)3OH,还含有少量石英和氧化铁等杂质]为原料,生产磷酸二氢钾的流程如下:
(1)“制酸”过程中生成磷酸的化学方程式为___________________________________________________。
该过程若用硫酸代替盐酸,磷酸的产率明显降低,其原因是___________________________________。
(2)“反应”中加入有机碱——三辛胺(TOA)的目的是____________________________________________。
(3)“反应”中,三辛胺的用量会影响溶液的pH。水溶液中H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-的分布分数δ随pH的变化如右图所示。
①“反应”中,当pH=____时,停止加入三辛胺。
②使用pH试纸测定溶液pH的操作是_____________________________________________。
(4)查阅资料可知:①磷酸三丁酯、二(2乙基己基)磷酸都是难溶于水的液态有机物。
②磷酸三丁酯对H3PO4和Fe3+有较强的萃取作用。
③二(2乙基己基)磷酸仅对Fe3+有较强的萃取作用。
请根据题中信息,补充完整“提纯”步骤的实验方案:向“制酸”所得粗磷酸中加入活性炭,________________,向有机层中加入蒸馏水,振荡、静置,分液取水层,得到稀磷酸。[实验中须使用的试剂有:二(2乙基己基)磷酸、磷酸三丁酯]
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磷酸二氢钾(KH2PO4)是一种高效复合肥。工业上以磷精矿[主要成分是Ca3(PO4)2,还含有少量Fe2O3、CaF2等杂质]为原料,生产磷酸二氢钾的流程如图:
已知:①TBP、D2EHPA、TOA都是难溶于水的液态有机物,对萃取特定物质有较强的选择性,常用作萃取剂。
②萃取剂TBP对H3PO4和Fe3+有较强的萃取作用,但对Ca2+有一定的萃取作用。
③萃取剂D2EHPA仅对Fe3+有较强的萃取作用。
回答下列问题:
(1)“制酸”过程中生成磷酸的化学方程式为______。
(2)“除氟”时发生反应的化学方程式为______。
(3)“目的1”是______。
(4)“目的2”分离出的有机层中除H3PO4外,还有少量某金属阳离子。去除有机层中该阳离子的方法是用含H2SO4的磷酸洗涤,反应的离子方程式为______。
(5)“反应”时先在磷酸中加入KCl,再加入TOA,TOA的作用是______。
(6)“反应”中,TOA的用量会影响溶液的pH。水溶液中H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-的分布分数δ(含磷元素微粒占全部含磷粒子的物质的量分数)随pH的变化如图所示。
“反应”中,当pH=______(填选“2.2”、“4.5”、“9.5”或“12.4”)时,停止加入TOA。
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利用氟磷灰石[主要成分Ca5(PO4)3F生产磷酸主要有热法和湿法两种方法。其流程如下:
热法:工业上将氟磷灰石、焦炭和石英砂(SiO2)混合后,在电炉中加热到1500℃生成白磷(P4)、SiF4、CO,白磷在空气中燃烧生成五氧化二磷,再经水化制成粗磷酸。
湿法:武汉化工研究院为技术攻关,实验室模拟生产磷酸的流程。
(1)配平步骤I反应的化学方程式:
____Ca5(PO4)3F+ ____C+ ____SiO2=____SiF4↑+ ___P4+____CO↑+____CaSiO3。其中氧化剂是______。
(2)湿法中粉碎氟磷灰石的目的是___________。
(3)浸取槽中发生反应的化学方程式________;浸取槽不能使用玻璃器皿的原因___________。
(4)探究中发现,65℃、一定流速下鼓气(鼓气可减少盐酸与氟磷灰石矿反应过程中液面的泡沫,利于HF逸出),并通过控制盐酸的用量减少后续除氟工艺。其他条件不变,盐酸实际用量/理论用量与所得的磷酸中氟含量及磷酸的浸取率如图所示。
①选择盐酸用量:盐酸实际用量/理论用量的范围为________(填字母代号)时磷酸浸取率较高且氟含量较低。
A.0.95~1.00 B.1.00~1.05
C. 1.05~1.10 D.1.15~1.20
②盐酸稍过量,氟含量降低的原因是___________。
③盐酸过量较多,氟含量快速增加的可能原因是___________。
(5)通过双指示剂方法测定浸取液中盐酸和磷酸的浓度。实验如下:每次取10.0mL浸取液,用1.0 mol·L-1NaOH溶液滴定,分别用不同的指示剂,滴定结果见表。含磷微粒在不同pH下物质的量分数如图所示。(甲基橙的变色范围为3.1~4.4,百里酚酞的变色范围为9.4~10.6)
则浸取液中c(HCl)=___________mol·L-1。
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磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下:
已知:磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH),还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。
溶解度:Ca5(PO4)3(OH)<CaSO4·0.5H2O
(1)上述流程中能加快反应速率的措施有__________。
(2)磷精矿粉酸浸时发生反应:
2Ca5(PO4)3(OH)+3H2O+10H2SO410CaSO4·0.5H2O+6H3PO4
①该反应体现出酸性关系:H3PO4__________H2SO4(填“>”或“<”)。
②结合元素周期律解释①中结论:P和S电子层数相同,__________。
(3)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF,并进一步转化为SiF4除去。写出生成HF的化学方程式:__________。
(4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除,同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间,不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80℃后脱除率变化的原因:____________________。
(5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有SO42−残留,原因是__________;加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,其离子方程式是____________________。
(6)取a g所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用b mol·L−1NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液c mL,精制磷酸中H3PO4的质量分数是________。(已知:H3PO4摩尔质量为98 g·mol−1)
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磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下:
已知:磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH),还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。溶解度:Ca5(PO4)3(OH)<CaSO4·0.5H2O
(1)上述流程中能加快反应速率的措施有___。
(2)磷精矿粉酸浸时发生反应:2Ca5(PO4)3(OH)+3H2O+10H2SO410CaSO4·0.5H2O+6H3PO4
①该反应体现出酸性关系:H3PO4___H2SO4(填“>”或“<”)。
②结合元素周期律解释①中结论:P和S电子层数相同,___。
(3)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF,并进一步转化为SiF4除去。写出生成HF的化学方程式:__。
(4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除,同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间,不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80℃后脱除率变化的原因:___。
(5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有SO42-残留,加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,其离子方程式是__。
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磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下:
已知:磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH),还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。
溶解度:Ca5(PO4)3(OH)<CaSO4·0.5H2O
(1)上述流程中能加快反应速率的措施有__________。
(2)磷精矿粉酸浸时发生反应:
2Ca5(PO4)3(OH)+3H2O+10H2SO410CaSO4·0.5H2O+6H3PO4
①该反应体现出酸性关系:H3PO4__________H2SO4(填“>”或“<”)。
②结合元素周期律解释①中结论:P和S电子层数相同,__________。
(3)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF,并进一步转化为SiF4除去。写出生成HF的化学方程式:__________。
(4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除,同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间,不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80℃后脱除率变化的原因:____________________。
(5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有SO42−残留,原因是__________;加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,其离子方程式是____________________。
(6)取a g所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用b mol·L−1NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液c mL,精制磷酸中H3PO4的质量分数是________。(已知:H3PO4摩尔质量为98 g·mol−1)
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磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下:
已知:磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH),还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。
溶解度:Ca5(PO4)3(OH)<CaSO4·0.5H2O
(1)上述流程中能加快反应速率的措施有__________。
(2)磷精矿粉酸浸时发生反应:
2Ca5(PO4)3(OH)+3H2O+10H2SO410CaSO4·0.5H2O+6H3PO4
①该反应体现出酸性关系:H3PO4__________H2SO4(填“>”或“<”)。
②结合元素周期律解释①中结论:P和S电子层数相同,__________。
(3)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF,并进一步转化为SiF4除去。写出生成HF的化学方程式:__________。
(4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除,同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间,不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80℃后脱除率变化的原因:____________________。
(5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有SO42−残留,原因是__________;加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,其离子方程式是____________________。
(6)取a g所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用b mol·L−1NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液c mL,精制磷酸中H3PO4的质量分数是________。(已知:H3PO4摩尔质量为98 g·mol−1)
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辉钼精矿主要成分是二氧化钼(MoS2),还含有石灰石、石英、黄铜矿(CuFeS2)等杂质。某学习小组设计提取MoS2的过程如下:下列说法错误的是
A.为加快辉钼精矿溶解,可将矿石粉粹并适当加热
B.加滤液中含Ca2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、H+等离子
C.以上①②③过程均涉及氧化还原反应
D.步骤③温度不宜过高,以免MoS2被氧化
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(本题共12分)磷矿石的主要成分是Ca5F(PO4)3,并含有少量MgO、Fe2O3等杂质。工业上以磷矿石为原料制备H3PO4,一种生产流程如下:
已知:Ca5F(PO4)3 + 7H3PO4→5Ca(H2PO4)2 + HF
38、写出有关操作的名称:Ⅰ___________、Ⅲ 。工艺流程中设计操作Ⅱ与Ⅲ的目的是 。
39、若在实验室里采用此种方法溶解磷矿石,请写出必须的实验注意事项,并说明理由: 。
40、磷矿石也可直接用硫酸溶解,两种工艺相比,该工艺的优点是____________________。
41、测定产品磷酸的浓度可采用滴定法。准确量取10.00 mL磷酸产品(密度为1.526g/cm3)溶于水配成1L溶液;取稀释后的溶液20.00mL,以甲基橙为指示剂,用0.103 mol/L标准NaOH溶液滴定;当观察到溶液恰好变色,且在半分钟内不变色,即为滴定终点(生成NaH2PO4),消耗标准溶液20.16 mL。
该实验过程中需要的定量仪器有______________________________(写名称)。
42、若理论上滴定应耗用标准溶液20.20 mL,则相对误差为______________(按近似计算法则)。该产品中磷酸的质量分数为 (保留3位小数)。
高三化学实验题极难题查看答案及解析
磷矿石的主要成分是Ca5F(PO4)3,并含有少量MgO、Fe2O3等杂质。工业上以磷矿石为原料制备H3PO4,一种生产流程如下:
已知:Ca5F(PO4)3 + 7H3PO4→5Ca(H2PO4)2 + HF
38、写出有关操作的名称:Ⅰ___________、Ⅲ_________。工艺流程中设计操作Ⅱ与Ⅲ的目的是__________________________________。
39、若在实验室里采用此种方法溶解磷矿石,请写出必须的实验注意事项,并说明理由:_____________。
40、磷矿石也可直接用硫酸溶解,两种工艺相比,该工艺的优点是____________________。
41、测定产品磷酸的浓度可采用滴定法。准确量取10.00 mL磷酸产品(密度为1.526g/cm3)溶于水配成1L溶液;取稀释后的溶液20.00mL,以甲基橙为指示剂,用0.103 mol/L标准NaOH溶液滴定;当观察到溶液恰好变色,且在半分钟内不变色,即为滴定终点(生成NaH2PO4),消耗标准溶液20.16 mL。
该实验过程中需要的定量仪器有______________________________(写名称)。
42、若理论上滴定应耗用标准溶液20.20 mL,则相对误差为______________(按近似计算法则)。该产品中磷酸的质量分数为_____________(保留3位小数)。
高三化学工业流程中等难度题查看答案及解析