Question

1．磷酸二氫鉀（KH₂PO₄）在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥及食品等行業(yè)均有廣泛的應(yīng)用，有報道一種濕法磷酸萃取制備磷酸二氫鉀的工藝流程如圖甲所示（部分流程步驟已省略）：

已知萃取的主要反應(yīng)原理：KCl+H₃PO₄═KH₂PO₄+HCl；HCl+E（表示有機(jī)萃取劑）═HCl•E；
請回答下列問題：
（1）在實驗室實現(xiàn)流程圖中操作X需要的主要玻璃儀器是分液漏斗；流程圖中物質(zhì)A是有機(jī)萃取劑；
（2）副產(chǎn)品B的化學(xué)式是NH₄Cl；一系列操作Y，具體包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；
（3）評價該工藝的優(yōu)點(diǎn)操作簡便、提高物質(zhì)循環(huán)利用率（任寫兩點(diǎn)）；
（4）若用1000kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為56%的磷酸溶液，產(chǎn)率為98%，則可生產(chǎn)KH₂PO₄的質(zhì)量為：76l.6kg；
（5）萃取一步是該流程的核心操作，萃取率、雜質(zhì)脫除率受眾多因素影響，請從如圖乙中尋找出投料比$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$對萃取率和雜質(zhì)脫除率影響的主要規(guī)律或結(jié)論（任寫兩條）：①其他條件相同情況下，磷酸、鹽酸萃取率均隨$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$的增大而降低，（比較而言鹽酸萃取率的下降幅度相對緩慢）；②其他條件相同情況下，F(xiàn)e³⁺、F?脫除率均隨$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$的增大基本保持不變，（兩者比較F^-的脫除率相對有極少量增加）．

Answer 1

分析 根據(jù)給予的反應(yīng)信息與流程圖可知，KCl、H₃PO₄反應(yīng)后生成KH₂PO₄、HCl，用有機(jī)溶劑萃取后，KH₂PO₄在水相中，HCl在有機(jī)相中，在有機(jī)相中加入氨水生成NH₄Cl，進(jìn)行反萃取，得到有機(jī)溶劑進(jìn)行循環(huán)利用，物質(zhì)A為有機(jī)萃取劑，得到分產(chǎn)品B為NH₄Cl．操作X是將互不相溶的液體進(jìn)行分離，則為分液；水相經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥可以得到KH₂PO₄．
（3）操作簡便、流程短、提高物質(zhì)循環(huán)利用率、成本低、無三廢污染、產(chǎn)品純度高、副產(chǎn)物可利用等；
（4）根據(jù)方程式，結(jié)合磷酸的質(zhì)量KH₂PO₄的理論產(chǎn)量，再根據(jù)產(chǎn)量計算KH₂PO₄的實際產(chǎn)量；
（5）由圖可知，其他條件相同情況下，磷酸、鹽酸萃取率均隨$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$的增大而降低，F(xiàn)e³⁺、F?脫除率均隨$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$的增大基本保持不變；在$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$=1.0～1.2時，鹽酸萃取率下降幅度比前面大，應(yīng)將$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$確定為1.0～1.2為宜．

解答 解：根據(jù)給予的反應(yīng)信息與流程圖可知，KCl、H₃PO₄反應(yīng)后生成KH₂PO₄、HCl，用有機(jī)溶劑萃取后，KH₂PO₄在水相中，HCl在有機(jī)相中，在有機(jī)相中加入氨水生成NH₄Cl，進(jìn)行反萃取，得到有機(jī)溶劑進(jìn)行循環(huán)利用，物質(zhì)A為有機(jī)萃取劑，得到分產(chǎn)品B為NH₄Cl．操作X是將互不相溶的液體進(jìn)行分離，則為分液；水相經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥可以得到KH₂PO₄．
（1）由上述分析可知，操作X為反應(yīng)，需要的主要玻璃儀器是：分液漏斗；流程圖中物質(zhì)A是：有機(jī)萃取劑，
故答案為：分液漏斗；有機(jī)萃取劑；
（2）副產(chǎn)品B的化學(xué)式是：NH₄Cl；水相經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥可以得到KH₂PO₄，
故答案為：NH₄Cl；蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾；
（3）評價該工藝的優(yōu)點(diǎn)：操作簡便、流程短、提高物質(zhì)循環(huán)利用率、成本低、無三廢污染、產(chǎn)品純度高、副產(chǎn)物可利用等，
故答案為：操作簡便、提高物質(zhì)循環(huán)利用率等；
（4）由KCl+H₃PO₄═KH₂PO₄+HCl可知，KH₂PO₄的實際產(chǎn)量為1000Kg×56%×$\frac{136}{98}$×98%=761.6Kg，
故答案為：761.6；
（5）由圖可知，①其他條件相同情況下，磷酸、鹽酸萃取率均隨$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$的增大而降低，（比較而言鹽酸萃取率的下降幅度相對緩慢）；
②其他條件相同情況下，F(xiàn)e³⁺、F?脫除率均隨$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$的增大基本保持不變，（兩者比較F^-的脫除率相對有極少量增加）；
③在$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$=1.0～1.2時，鹽酸萃取率下降幅度比前面大，應(yīng)將$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$確定為1.0～1.2為宜，
故答案為：其他條件相同情況下，磷酸、鹽酸萃取率均隨$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$的增大而降低，（比較而言鹽酸萃取率的下降幅度相對緩慢）；
其他條件相同情況下，F(xiàn)e³⁺、F?脫除率均隨$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$的增大基本保持不變，（兩者比較F^-的脫除率相對有極少量增加）．

點(diǎn)評 本題考查屬于制備方案，涉及化學(xué)工藝流程、物質(zhì)的分離提純、化學(xué)計算、條件控制選擇等，需要學(xué)生具備知識的基礎(chǔ)，難度中等．