Question

【題目】化學(xué)一選修：化學(xué)與技術(shù)磷礦石主要以[Ca3(PO4)2H2O]和磷灰石[Ca5F(PO4)3，Ca5(OH)(PO4)3]等形式存在，圖(a)為目前國際上磷礦石利用的大致情況，其中濕法磷酸是指磷礦石用過量硫酸分解制備磷酸，圖(b)是熱法磷酸生產(chǎn)過程中由磷灰石制單質(zhì)磷的流程：

部分物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì)如下：

	熔點/℃	沸點/℃	備注
白磷	44	280．5
PH3	-133．8	-87．8	難溶于水、有還原性
SiF4	-90	-86	易水解

回答下列問題：

（1）世界上磷礦石最主要的用途是生產(chǎn)含磷肥料，約占磷礦石使用量的____________；

（2）以磷礦石為原料，濕法磷酸過程中Ca5F(PO4)3反應(yīng)的化學(xué)方程式為：___________，現(xiàn)有1t折合含有P2O5約30%的磷灰石，最多可制得到85%的商品磷酸___________t。

（3）如圖(b)所示，熱法磷酸生產(chǎn)過程的第一步是將SiO2、過量焦炭與磷灰石混合，高溫反應(yīng)生成白磷，爐渣的主要成分是___________(填化學(xué)式)，冷凝塔1的主要沉積物是___________，冷凝塔2的主要沉積物是___________。

（4）尾氣中主要含有___________，還含有少量的PH3、H2S和HF等．將尾氣先通入純堿溶液，可除去___________；再通入次氯酸鈉溶液，可除去___________(均填化學(xué)式)。

（5）相比于濕法磷酸，熱法磷酸工藝復(fù)雜，能耗高，但優(yōu)點是___________。

Answer 1

【答案】69 Ca5F(PO4)3+5H2SO4=3H3PO4+ 5CaSO4+HF↑ 0.49 CaSiO3 液態(tài)白磷 固態(tài)白磷 SiF4、CO SiF4、HF、H2S PH3 產(chǎn)品純度大(濃度大)

【解析】

（1）由圖(a)可知生產(chǎn)含磷肥料，約占磷礦石使用量的比例為：4%+96%×85%×80%=69%，故答案為：69；

（2）以磷礦石為原料，用過量的硫酸溶解Ca5F(PO4)3可制得磷酸，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可得反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca5F(PO4)3+5H2SO4=3H3PO4+5CaSO4+HF↑；根據(jù)P元素守恒可得關(guān)系式P2O5～2H3PO4，142份P2O5可制取196份磷酸，1t折合含有P2O5約30%的磷灰石，含有P2O5的質(zhì)量為0.3t，所以可制得到85%的商品磷酸的質(zhì)量為=0.49t，故答案為：Ca5F(PO4)3+5H2SO4=3H3PO4+5CaSO4+HF↑；0.49；

（3）將SiO2、過量焦炭與磷灰石混合，高溫除了反應(yīng)生成白磷之外，得到的難溶性固體是CaSiO3；冷卻塔1的溫度是70℃，280.5℃＞t＞44℃，所以此時主要的沉積物是液態(tài)白磷；冷卻塔2的溫度是18℃，低于白磷的熔點，故此時的主要沉積物是固體白磷，故答案為：CaSiO3；液態(tài)白磷；固態(tài)白磷；

（4）二氧化硅和HF反應(yīng)生成四氟化硅氣體，過量的焦炭不完全燃燒生成CO，因此在尾氣中主要含有SiF4、CO，還含有少量的PH3、H2S和HF等；將尾氣通入純堿溶液，SiF4、HF、H2S與碳酸鈉反應(yīng)而除去，次氯酸具有強氧化性，可除掉強還原性的PH3，故答案為：SiF4、CO；SiF4、H2S、HF；PH3；

（5）相比于濕法磷酸，熱法磷酸工藝復(fù)雜，能耗高，但是所得產(chǎn)品純度大，雜質(zhì)少，因此逐漸被采用，故答案為：產(chǎn)品純度高。