Question

[化學(xué)——選修2：化學(xué)與技術(shù)]（15分）磷礦石主要以磷酸鈣[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）是熱法磷酸生成過程中由磷灰石制單質(zhì)磷的流程。

圖（a）

圖（b）

部分物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì)如下：

	熔點(diǎn)/℃	沸點(diǎn)/℃	備注
白磷	44	280.5
PH3	-133.8	-87.8	難溶于水，具有還原性
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）以磷灰石為原料，濕法磷酸過程中Ca3F(PO4)3反應(yīng)的化學(xué)方程式為： �，F(xiàn)有1噸折合含有五氧化二磷約30%的磷灰石，最多可制得85℅的商品磷酸 噸。

（3）如圖(b)所示，熱法生產(chǎn)磷酸的第一步是將二氧化硅、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(diǎn)是： 。

Answer 1

（1）69%（2分）

（2）Ca5F(PO4)3＋5H2SO4＝3H3PO4＋5CaSO4＋HF↑（2分） 0.49t（2分）

（3）CaSiO3，（1分），液體白磷（1分）；固體白磷。（1分）

（4）CO、SiF4；（2分）H2S、HF、SiF4（2分），PH3。（1分）

（5）產(chǎn)品純度高或產(chǎn)品濃度大（1分）

【解析】

試題分析：（1）工藝流程圖（a）可知生產(chǎn)含磷肥料有磷礦粉肥和磷肥，約占磷礦石使用量的比例為：4%+96%×85%×80%=69%；（2）由題目知以磷礦石用過量的硫酸溶解制得磷酸，所以Ca5F(PO4)3與硫酸反應(yīng)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：Ca5F(PO4)3+5H2SO4=3H3PO4+5CaSO4+HF↑；

設(shè)商品磷酸的質(zhì)量為m根據(jù)P守恒可得關(guān)系式:

P2O5 ～ 2H3PO4，

142 196

1t×30% m×85%

解得:m=0.49t

（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；

由表中數(shù)據(jù)可知白磷熔點(diǎn)為44℃，沸點(diǎn)為280.5℃，冷卻塔1的溫度是70℃，高于44℃但低于280.5℃，所以此時(shí)以液態(tài)白磷的形式存在；冷卻塔2的溫度是18℃，低于白磷的熔點(diǎn)，故此時(shí)的主要沉積物是固體白磷；（4）由工藝原料可知：可能的反應(yīng)還有SiO2+4HF=SiF4↑+H2O，2C+O2=2CO，因此在尾氣中含有少量的PH3、H2S和HF等外，主要含有SiF4、CO；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(qiáng)氧化性，可除掉強(qiáng)還原性的PH3；（5）相比于濕法磷酸，熱法磷酸工藝復(fù)雜，能耗高，但其優(yōu)點(diǎn)是所得產(chǎn)品純度高或產(chǎn)品濃度大。

考點(diǎn)：了解化學(xué)科學(xué)發(fā)展對(duì)自然資源利用的作用。了解精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)特點(diǎn)、精細(xì)化工在社會(huì)發(fā)展中的作用。理解質(zhì)量守恒定律的含義，能根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行有關(guān)