Question

磷礦石的主要成分是Ca₅F（PO₄）₃，含少量MgO、Fe₂O₃等雜質(zhì)．工業(yè)上以磷礦石為原料制備H₃PO₄的常用流程如下：

已知：Ca₅F（PO₄）₃+7H₃PO₄→5Ca （H₂PO₄）₂+HF
（1）采用這種方法在實(shí)驗(yàn)室溶解磷礦石______（填“能”或“不能”）用玻璃儀器，原因是______．
（2）操作Ⅰ的名稱是______，所得磷酸粗品中除含H+外，還含有的陽離子是______．
（3）在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)操作Ⅱ和Ⅲ所需要的玻璃儀器有______，推測該萃取劑一定具有的性質(zhì)是______．
a．該萃取劑與水互不相溶　　　　　　b．相同條件下，該萃取劑的密度比水小
c．磷酸在該萃取劑中的溶解度很小　 d．某些磷酸二氫鹽在該萃取劑中的溶解度很小
（4）采用該流程除制取磷酸外，還有______等副產(chǎn)品產(chǎn)生，請(qǐng)說出其中一種副產(chǎn)品的用途______．
（5）與直接用硫酸溶解磷礦石的工藝相比，該工藝的優(yōu)點(diǎn)是______．
（6）測定磷酸產(chǎn)品的濃度可采用滴定法．準(zhǔn)確量取10.00mL磷酸產(chǎn)品（密度為1.526g/cm³）溶于水配成1L溶液；取溶解后的溶液20.00mL，以甲基橙作指示劑，用0.103mol/L 標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴定至終點(diǎn)（生成NaH₂PO₄），消耗NaOH溶液21.35mL．該磷酸產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______．

Answer 1

解：（1）由于HF具有腐蝕性，能夠腐蝕玻璃，所以不能使用玻璃棒溶解磷礦石，故答案為：不能；HF會(huì)腐蝕玻璃；
（2）操作Ⅰ利用過濾操作將石膏分離出來；從圖示可以看出，所得磷酸粗品中除含H⁺外，還含有Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺陽離子，
故答案為：過濾；Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺；
（3）操作Ⅱ和Ⅲ是萃取操作，用到的玻璃儀器有分液漏斗、燒杯；萃取時(shí)，必須滿足萃取劑與水互不相溶、萃取的物質(zhì)在水中的溶解度較小，所以滿足以上關(guān)系的是ad，
故答案為：分液漏斗、燒杯； a、d；
（4）從制備H₃PO₄的常用流程可以知道，除制取磷酸外，還有氟化氫、石膏等副產(chǎn)品；氫氟酸可以用來雕刻玻璃，
故答案為：氟化氫、石膏；氫氟酸能夠雕刻玻璃（只要答出氟化氫或氫氟酸或石膏的任一用途均可）；
（5）如果直接用硫酸溶解磷礦石，生成的石膏會(huì)沉積在磷礦石表面，該工藝避免了生成的石膏沉積在磷礦石表面，
故答案為：避免生成的石膏沉積在磷礦石表面（或其他合理答案）；
（6）磷酸產(chǎn)品的質(zhì)量是：10.00mL×1.526g/cm³=15.26g，1L磷酸產(chǎn)品配成的溶液消耗0.103mol/L標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液的體積為：21.35mL×=1.0675L，
磷酸與氫氧化鈉反應(yīng)的關(guān)系式為：H₃PO₄～NaH₂PO₄～NaOH，n（H₃PO₄）=n（NaOH）=0.103mol/L×1.0675L≈0.110mol，
所以該磷酸產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%≈70.6%，
故答案為：70.6%（或0.706）．
分析：（1）HF具有腐蝕性，能夠腐蝕玻璃，不能使用玻璃棒溶解磷礦石；
（2）操作Ⅰ通過過濾分離出石膏；根據(jù)圖示，磷酸粗品中含有H⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺離子；
（3）根據(jù)萃取操作用到的儀器完成；根據(jù)萃取操作中對(duì)萃取劑要求分析；
（4）制備H₃PO₄的常用流程可以知道，除制取磷酸外，還有氟化氫、石膏等副產(chǎn)品；根據(jù)氟化氫或氫氟酸或石膏的用途完成；
（5）直接用硫酸溶解磷礦石，生成的石膏會(huì)沉積在磷礦石表面；
（6）根據(jù)生成產(chǎn)物NaH₂PO₄和氫氧化鈉的關(guān)系式及滴定數(shù)據(jù)，計(jì)算出磷酸產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
點(diǎn)評(píng)：本題通過工業(yè)上以磷礦石為原料制備H₃PO₄的常用方法，充分考查了實(shí)驗(yàn)分析及實(shí)驗(yàn)操作知識(shí)，本題難度中等．