Question

【題目】磷酸二氫鉀(KH2PO4)是一種高效復(fù)合肥。工業(yè)上以羥磷灰石精礦[主要成分是Ca5(PO4)3OH，還含有少量石英和氧化鐵等雜質(zhì)]為原料，生產(chǎn)磷酸二氫鉀的流程如下：

(1)“制酸”過(guò)程中生成磷酸的化學(xué)方程式為___________________________________________________。

該過(guò)程若用硫酸代替鹽酸，磷酸的產(chǎn)率明顯降低，其原因是___________________________________。

(2)“反應(yīng)”中加入有機(jī)堿——三辛胺(TOA)的目的是____________________________________________。

(3)“反應(yīng)”中，三辛胺的用量會(huì)影響溶液的pH。水溶液中H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-的分布分?jǐn)?shù)δ隨pH的變化如右圖所示。

①“反應(yīng)”中，當(dāng)pH＝____時(shí)，停止加入三辛胺。

②使用pH試紙測(cè)定溶液pH的操作是_____________________________________________。

(4)查閱資料可知：①磷酸三丁酯、二(2乙基己基)磷酸都是難溶于水的液態(tài)有機(jī)物。

②磷酸三丁酯對(duì)H3PO4和Fe3＋有較強(qiáng)的萃取作用。

③二(2乙基己基)磷酸僅對(duì)Fe3＋有較強(qiáng)的萃取作用。

請(qǐng)根據(jù)題中信息，補(bǔ)充完整“提純”步驟的實(shí)驗(yàn)方案：向“制酸”所得粗磷酸中加入活性炭，________________，向有機(jī)層中加入蒸餾水，振蕩、靜置，分液取水層，得到稀磷酸。[實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑有：二(2乙基己基)磷酸、磷酸三丁酯]

Answer 1

【答案】Ca5(PO4)3OH＋10HCl===5CaCl2＋3H3PO4＋H2O 使用H2SO4，會(huì)產(chǎn)生微溶性的CaSO4覆蓋在羥磷灰石的表面，阻止反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行 加入三辛胺會(huì)與溶液中的HCl反應(yīng)，促進(jìn)了KH2PO4生成 4.5 用潔凈的玻璃棒蘸取溶液滴在pH試紙上，立即與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)比，讀取pH 過(guò)濾，向?yàn)V液中加入適量二(2乙基己基)磷酸，振蕩、靜置，分液取水層；在水層中加入適量磷酸三丁酯，振蕩，靜置，分液取有機(jī)層

【解析】

(1)“制酸”過(guò)程中羥磷灰石精礦與鹽酸反應(yīng)生成磷酸、氯化鈣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca5(PO4)3OH＋10HCl=5CaCl2＋3H3PO4＋H2O；

該過(guò)程若用硫酸代替鹽酸，會(huì)產(chǎn)生微溶性的CaSO4覆蓋在羥磷灰石的表面，阻止反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，使磷酸的產(chǎn)率明顯降低；

(2)“反應(yīng)”中加入有機(jī)堿——三辛胺(TOA)會(huì)與溶液中的HCl反應(yīng)，促進(jìn)了KH2PO4生成；

(3)①“反應(yīng)”中，三辛胺的用量會(huì)影響溶液的pH。三辛胺(TOA)會(huì)與溶液中的HCl反應(yīng)，促進(jìn)了KH2PO4生成，當(dāng)pH=4.5時(shí)，c(H2PO4-)最大，故“反應(yīng)”中，當(dāng)pH＝4.5時(shí)，停止加入三辛胺；

②使用pH試紙測(cè)定溶液pH的操作是用潔凈的玻璃棒蘸取溶液滴在pH試紙上，立即與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)比，讀取pH；

(4)“提純”步驟的實(shí)驗(yàn)方案：向“制酸”所得粗磷酸中加入活性炭，過(guò)濾，向?yàn)V液中加入適量二(2乙基己基)磷酸，振蕩、靜置，分液取水層；在水層中加入適量磷酸三丁酯，振蕩，靜置，分液取有機(jī)層，向有機(jī)層中加入蒸餾水，振蕩、靜置，分液取水層，得到稀磷酸。