H2O
(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+10H2SO4
10CaSO4·
H2O+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SO
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ag所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用bmol·L-1NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液cmL。
精制磷酸中H3PO4的质量分数是________。
(已知:
H3PO4摩尔质量为98g·mol-1)
解析
(1)流程中能加快反应速率的措施有将磷精矿研磨,酸浸时进行加热。
(2)①该反应符合复分解反应中“强酸制弱酸”的规律。
②比较硫酸与磷酸的酸性强弱,可以比较S与P的非金属性强弱。
结合元素周期律可以比较S、P的原子半径、核电荷数。
(3)根据质量守恒可写出反应的化学方程式。
(4)有机碳的脱除率受两个因素的共同影响:
一方面,温度越高,反应速率越快,在相同投料比、相同反应时间内,有机碳的脱除率越高;另一方面,温度升高可使较多的H2O2分解,氧化剂的量减少,使得有机碳的脱除率降低。
80℃后,H2O2分解对有机碳脱除率的影响超过了温度升高的影响,导致脱除率逐渐降低。
(5)脱硫是用CaCO3除去剩余的硫酸,由于生成的硫酸钙是微溶物,所以即使CaCO3过量,充分反应后仍有SO
残留。
加入BaCO3可使CaSO4转化为更难溶的BaSO4,进一步提高硫的脱除率。
(6) H3PO4 + 2NaOH===Na2HPO4+2H2O
98g2mol
m(H3PO4)10-3bcmol
m(H3PO4)=4.9×10-2bcg,则精制磷酸中H3PO4的质量分数为
×100%=
%。
答案
(1)研磨、加热
(2)①< ②核电荷数PS,得电子能力P
(3)2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O
10CaSO4·0.5H2O+6H3PO4+2HF
(4)80℃后,H2O2分解速率大,浓度显著降低
(5)CaSO4微溶
BaCO3+SO
+2H3PO4===BaSO4+CO2↑+H2O+2H2PO
(6)
%
考点指导2 以分离提纯为目的化学工艺流程
【典例2】 (2016·课标全国Ⅲ,28)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。
从废矾催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。
废钒催化剂的主要成分为:
物质
V2O5
V2O4
K2SO4
SiO2
Fe2O3
Al2O3
质量分数/%
2.2~2.9
2.8~3.1
22~28
60~65
1~2
<1
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线:
回答下列问题:
(1)“酸浸”时V2O5转化为VO
,反应的离子方程式为________________________________________,同时V2O4转化成VO2+。
“废渣1”的主要成分是________。
(2)“氧化”中欲使3mol的VO2+变为VO
,则需要氧化剂KClO3至少为________mol。
(3)“中和”作用之一是使钒以V4O
形式存在于溶液中。
“废渣2”中含有________。
(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为:
4ROH+V4O
R4V4O12+4OH-(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。
为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈________性(填“酸”、“碱”或“中”)。
(5)“流出液”中阳离子最多的是________。
(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀,写出“煅烧”中发生反应的化学方程式________________________________________________________________________。
【解题流程】
解析
答案
(1)V2O5+2H+===2VO
+H2O SiO2
(2)0.5
(3)Fe(OH)3、Al(OH)3 (4)碱 (5)K+
(6)2NH4VO3
V2O5+H2O↑+2NH3↑
【对点训练】
2.(2017·海南化学,17)以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO4·7H2O的过程如图所示:
硼镁泥的主要成分如下表:
MgO
SiO2
FeO、Fe2O3
CaO
Al2O3
B2O3
30%~40%
20%~25%
5%~15%
2%~3%
1%~2%
1%~2%
回答下列问题:
(1)“酸解”时应该加入的酸是________,“滤渣1”中主要含有________(写化学式)。
(2)“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是________________________、________________________。
(3)判断“除杂”基本完成的检验方法是________。
(4)分离滤渣3应趁热过滤的原因是_____________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
解析 硼镁泥主要成分是MgO,还有CaO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质,酸溶时MgO、CaO、Fe2O3、FeO、Al2O3都和硫酸反应,SiO2不与硫酸反应,B2O3转化为H3BO3,则滤渣1为SiO2,次氯酸钙具有强氧化性,加入的次氯酸钙可把亚铁离子氧化成铁离子,MgO促进铁离子、铝离子水解,铁离子、铝离子转化为沉淀,则滤渣2为Al(OH)3、Fe(OH)3,浓缩过滤得到滤渣3为CaSO4,滤液中含镁离子、硫酸根离子,蒸发浓缩、冷却结晶得到硫酸镁晶体,以此来解答。
答案
(1)浓硫酸 SiO2
(2)氧化亚铁离子 促进铁离子、铝离子转化为沉淀
(3)溶液接近为无色
(4)温度对硫酸镁、硫酸钙的溶解度影响不同,温度越高,硫酸钙溶解度越小,可以采用蒸发浓缩,趁热过滤方法除去硫酸钙