Question

16．資源的高效利用對(duì)保護(hù)環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展具有重要作用．磷尾礦主要含Ca₅（PO₄）₃F和CaCO₃•MgCO₃．某研究小組提出了磷尾礦綜合利用的研究方案，制備具有重要工業(yè)用途的CaCO₃、Mg（OH）₂、P₄和
H₂，其簡(jiǎn)化流程如圖：

已知：①Ca₅（PO₄）₃F在950℃不分解；
②4Ca₅（PO₄）₃F+18SiO₂+30C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaF₂+30CO+18CaSiO₃+3P₄
（1）950℃煅燒磷尾礦生成氣體的主要成分是二氧化碳（CO₂）．
（2）實(shí)驗(yàn)室過(guò)濾所需的玻璃儀器是燒杯、漏斗和玻璃棒．
（3）NH₄NO₃溶液能從磷礦I中浸取出Ca²⁺的原因是NH₄⁺水解使溶液呈酸性，與CaO、Ca（OH）₂反應(yīng)生成Ca²⁺．
（4）在浸取液II中通入NH₃，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是MgSO₄+2NH₃+2H₂O=Mg（OH）₂↓+（NH₄）₂SO₄．
（5）工業(yè)上常用磷精礦[Ca₅（PO₄）₃F]和硫酸反應(yīng)制備磷酸．已知25℃，101kPa時(shí)：
CaO（s）+H₂SO₄（l）=CaSO₄（s）+H₂O（l）△H=-271kJ/mol
5CaO（s）+H₃PO₄（l）+HF（g）=Ca₅（PO₄）₃F （s）+5H₂O（l）△H=-937kJ/mol
則Ca₅（PO₄）₃F和硫酸反應(yīng)生成磷酸的熱化學(xué)方程式是Ca₅（PO₄）₃F （s）+5H₂SO₄（l）=5CaSO4（s）+3H₃PO₄（l）+HF（g）△H=-418kJ/mol．

Answer 1

分析 磷尾礦[主要含Ca₅（PO₄）₃F和CaCO₃•MgCO₃]在950℃下煅燒，其中碳酸鈣和碳酸鎂分解，生成氣體的成分為二氧化碳（CO₂），磷礦Ⅰ的主要成分為Ca₅（PO₄）₃F、CaO、MgO，NH₄NO₃溶液中銨離子水解呈酸性，可溶解CaO，得到的浸取液Ⅰ含有Ca²⁺，可生成CaCO₃，磷礦Ⅱ含有Ca₅（PO₄）₃F、MgO，加入硫酸銨浸取，浸取液Ⅱ含有鎂離子，可生成氫氧化鎂，磷精礦加入二氧化硅、C等，在高溫下發(fā)生4Ca₅（PO₄）₃F+18SiO₂+30C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaF₂+30CO+18CaSiO₃+3P₄，可生成P₄，以此解答該題．

解答 解：（1）根據(jù)題給化學(xué)工藝流程和信息①知磷尾礦[主要含Ca₅（PO₄）₃F和CaCO₃•MgCO₃]在950℃下煅燒，其中碳酸鈣和碳酸鎂分解，生成氣體的成分為二氧化碳（CO₂），故答案為：二氧化碳（CO₂）；
（2）實(shí)驗(yàn)室過(guò)濾所需的玻璃儀器是燒杯、漏斗和玻璃棒，故答案為：燒杯、漏斗和玻璃棒；
（3）NH₄NO₃溶液中銨離子水解呈酸性，H⁺能從磷礦I中浸取出Ca²⁺，故答案為：NH₄⁺水解使溶液呈酸性，與CaO、Ca（OH）₂反應(yīng)生成Ca²⁺；
（4）根據(jù)化學(xué)工藝流程判斷浸取液II的主要成分為硫酸鎂溶液，通入NH₃，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是MgSO₄+2NH₃+2H₂O=Mg（OH）₂↓+（NH₄）₂SO₄，
故答案為：MgSO₄+2NH₃+2H₂O=Mg（OH）₂↓+（NH₄）₂SO₄；
（5）已知25℃，101kPa時(shí)：
①CaO（s）+H₂SO₄（l）═CaSO₄（s）+H₂O（l）△H=-271kJ/mol
②5CaO（s）+3H₃PO₄（l）+HF（g）═Ca₅（PO₄）₃F（s）+5H₂O（l）△H=-937kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律：①×5-②得Ca₅（PO₄）₃F和硫酸反應(yīng)生成磷酸的熱化學(xué)方程式是Ca₅（PO₄）₃F （s）+5H₂SO₄（l）=5CaSO4（s）+3H₃PO₄（l）+HF（g）△H=-418kJ/mol，
故答案為：Ca₅（PO₄）₃F （s）+5H₂SO₄（l）=5CaSO4（s）+3H₃PO₄（l）+HF（g）△H=-418kJ/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備，為高考常見(jiàn)題型，注意掌握實(shí)驗(yàn)的原理和流程，試題計(jì)算量較大，充分培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力，題目難度較大．