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...

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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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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实验室模拟工业利用氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]生产磷铵[(NH4)3PO4]和白磷。其工艺流程如下图所示：

（1）氟磷灰石中磷元素的化合价为________，气体A 的电子式为________________；固体B 的化学式为____________________________。

（2）沸腾槽不能用陶瓷材质的原因是_______________________（用化学方程式表示）。

（3）工业上还可以用氟磷灰石与焦炭、石英砂混合，在电炉中加热到1500 ℃生成白磷，同时逸出SiF4和CO，该反应的化学方程式为____________________________。

（4）在装置I中通入过量氨气的目的是_______________________________。

（5）磷铵与草木灰不能混合使用的原因是_____________________。

（6）(NH4)3PO4溶液中含磷离子浓度的大小顺序是______________________。

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实验室模拟工业利用氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]生产磷铵[(NH4)3PO4]和白磷。其工艺流程如下图所示：

（1）氟磷灰石中磷元素的化合价为________，气体A 的电子式为________________；固体B 的化学式为____________________________。

（2）沸腾槽不能用陶瓷材质的原因是_______________________（用化学方程式表示）。

（3）工业上还可以用氟磷灰石与焦炭、石英砂混合，在电炉中加热到1500 ℃生成白磷，同时逸出SiF4和CO，该反应的化学方程式为____________________________。

（4）在装置I中通入过量氨气的目的是___________________________________________。

（5）磷铵与草木灰不能混合使用的原因是______________________________________。

（6） (NH4)3PO4溶液中含磷离子浓度的大小顺序是_____________________________________。

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磷矿石主要以[Ca3(PO4)2•H2O]和磷灰石[Ca5F(PO4)3，Ca5(OH)(PO4)3]等形式存在，图(a)为目前国际上磷矿石利用的大致情况，其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸，图(b)是热法磷酸生产过程中由磷灰石制单质磷的流程：

部分物质的相关性质如下：

回答下列问题：

（1）世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料，约占磷矿石使用量的___________；

（2）以磷矿石为原料，湿法磷酸过程中Ca5F(PO4)3反应的化学方程式为：___________，现有1t折合含有P2O5约30%的磷灰石，最多可制得到85%的商品磷酸___________t。

（3）如图(b)所示，热法磷酸生产过程的第一步是将SiO2、过量焦炭与磷灰石混合，高温反应生成白磷，炉渣的主要成分是___________(填化学式)，冷凝塔1的主要沉积物是___________，冷凝塔2的主要沉积物是___________。

（4）尾气中主要含有___________，还含有少量的PH3、H2S和HF等．将尾气先通入纯碱溶液，可除去___________；再通入次氯酸钠溶液，可除去___________(均填化学式)。

（5）相比于湿法磷酸，热法磷酸工艺复杂，能耗高，但优点是___________。

高三化学填空题极难题查看答案及解析

磷矿石主要以磷酸钙〔Ca3(PO4)2·H2O〕和磷灰石〔Ca5F(PO4)3、Ca5(OH)(PO4)3〕等形式存在。图(a)为目前国际上磷矿石利用的大致情况，其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸。图(b)是热法磷酸生产过各中由磷灰石制单质磷的流程。

部分物质的相关性质如下：

回答下列问题：

（1）世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料，约占磷矿石使用量的　　　　 %。

（2）以磷灰石为原料，湿法磷酸过程中Ca5F(PO4)3反应的化学方程式为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。现有1吨折合含有五氧化二磷约30%的磷灰石，最多可制得85℅的商品磷酸　　　　　　　　 吨。

（3）如图(b)所示，热法生产磷酸的第一步是将二氧化硅、过量焦炭与磷灰石混合，高温反应生成白磷。炉渣的主要成分是：　　　　　　 (填化学式) ，冷凝塔1的主要沉积物是：　　　　 冷凝塔2的主要沉积物是：　　　　

（4）尾气中主要含有　　　　　　　 ，还含有少量PH3、H2S和HF等，将尾气先通入纯碱溶液，可除去　　　　　　　　 ；再通入次氯酸钠溶液，可除去　　　　　　　　 (均填化学式)

（5）相比于湿法磷酸，热法磷酸工艺复杂，能耗高，但优点是：　　　　　　　　　　　　　　 。

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