Question

【題目】磷酸二氫鉀(KH2PO4)是一種重要的化工產(chǎn)品，工業(yè)上常用作緩沖劑和培養(yǎng)劑，農(nóng)業(yè)上常用作 復(fù)合肥料。以氟磷灰石［主要成分為Ca5F(PO4)3,還含有少量的Fe2O3、A12O3等雜質(zhì)］為原料制備KH2PO4 晶體的一種流程如下：

回答下列問(wèn)題：

(1)“酸浸”過(guò)程中生成磷酸的化學(xué)方程式為________，若用鹽酸代替硫酸，磷酸的產(chǎn)率會(huì)明顯提高，原因是___，該過(guò)程所用的儀器不能釆用二氧化硅陶瓷材料，其主要原因是_____________(用化學(xué)方程式表示)。

(2)己知物質(zhì)A為CaCO3,其作用是調(diào)節(jié)溶液pH,則“廢渣I”的主要成分為__________。

(3) “反應(yīng)II ”的化學(xué)方程式為 _______。

(4)將獲得的KH2PO4晶體進(jìn)行進(jìn)一步提純的方法名稱為____。

(5)若用1000kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50.4%的氟磷灰石來(lái)制取磷酸二氫鉀晶體，其產(chǎn)率為80%,則生產(chǎn)出的磷酸二氫鉀晶體的質(zhì)量為 _____kg. 已知摩爾質(zhì)量 M（Ca5F(PO4)3）=504g/mol,M(KH2PO4)=136 g/mol。

Answer 1

【答案】Ca5F(PO4)3+5H2SO45CaSO4 ↓ +HF ↑ +3H3PO4 生成的硫酸鈣會(huì)附著在磷灰石的表面，阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行 SiO2+4HF═SiF4↑ +2H2O Fe(OH)3、Al(OH)3 K2SO4+Ca(H2PO4)2═2KH2PO4+CaSO4↓ 重結(jié)晶 326.4

【解析】

氟磷灰石主要成分為Ca5F(PO4)3，還含有少量的Fe2O3、A12O3等雜質(zhì)，將氟磷灰石經(jīng)粉碎后加入濃硫酸，可得到HF氣體，過(guò)濾得到硫酸鈣晶體，濾液中含有磷酸和硫酸鐵、硫酸鋁，濾液中加入碳酸鈣，調(diào)節(jié)溶液pH，使溶液中的Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而過(guò)濾除去，濾液II中加入K2SO4，進(jìn)一步除去溶液中的Ca2+，過(guò)濾除去CaSO4，將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到KH2PO4，以此解答該題。

(1)“酸浸”過(guò)程中濃硫酸溶解Ca5F(PO4)3，生成磷酸的同時(shí)有硫酸鈣、HF，則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca5F(PO4)3+5H2SO45CaSO4 ↓ +HF ↑ +3H3PO4；因硫酸鈣微溶于水，附著在磷灰石的表面，阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行，因此用鹽酸代替硫酸，可明顯提高磷酸的產(chǎn)率；該過(guò)程生成的HF能腐蝕玻璃，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+4HF═SiF4↑ +2H2O，則所用的儀器不能釆用二氧化硅陶瓷材料；

(2)物質(zhì)A為CaCO3，其作用是調(diào)節(jié)溶液pH，促進(jìn)溶液中Fe3+、Al3+完全水解轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，則過(guò)濾得到的“廢渣I”的主要成分為Fe(OH)3、Al(OH)3；

(3) “反應(yīng)II”是濾液中加入K2SO4，和Ca(H2PO4)2發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成KH2PO4和CaSO4，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為K2SO4+Ca(H2PO4)2═2KH2PO4+CaSO4↓；

(4)將溶液中獲得的KH2PO4晶體進(jìn)一步提純，可根據(jù)溶解度隨溫度的變化不同，選擇重結(jié)晶操作；

(5)若用1000kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50.4%的氟磷灰石(化學(xué)式為Ca5P3FO12)來(lái)制取磷酸二氫鉀晶體，其產(chǎn)率為80%，Ca5P3FO12反應(yīng)的質(zhì)量為1000kg×50.4%×80%=403.2kg，物質(zhì)的量為=800mol，則理論上可生產(chǎn)KH2PO4的質(zhì)量為800mol×136g/mol×3=326400g=326.4kg。