Question

11．磷尾礦難溶于水，主要含Ca₅（PO₄）₃F和CaCO₃•MgCO₃．某研究小組提出了用磷尾礦制備CaCO₃、Mg（OH）₂、P₄和CO的方案，其工藝流程圖：
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）磷精礦[Ca₅（PO₄）₃F]分解溫度高于（填“高于”、“低于”）950℃；
（2）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⁺，第一次浸取液用NH₄NO₃而不用的（NH₄）₂SO₄原因是CaSO₄微溶于水，第一次若使用硫酸，不能完全浸取Ca²⁺．
（3）磷精礦與SiO₂、C發(fā)生反應(yīng)時(shí)被還原的物質(zhì)是Ca₅（PO₄）₃F．
（4）其產(chǎn)物CO在工業(yè)上有重要的綜合應(yīng)用，現(xiàn)以CO、H₂O、熔融Na₂O組成的電池裝置如圖所示．
COA石墨I(xiàn)負(fù)載BH₂O石墨Ⅱ熔融Na₂O
寫(xiě)出石墨Ⅰ電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式CO+O^2--2e^-=CO₂，Na⁺向石墨Ⅱ（填寫(xiě)“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”）移動(dòng)．
（5）CO也可由甲酸（HCOOH）制取，甲酸是易溶于水的一元弱酸．
①常溫下關(guān)于1L 0.1mol•L^-1 HCOONa溶液，下列關(guān)系不正確的是d．
a．c（H⁺）•c（OH^-）=1×10^-14
b．c（H⁺）+c（HCOOH）=c（OH^-）
c．c（Na⁺）=c（HCOOH）+c（HCOO^-）
d．c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（HCOO^-）＞c（OH^-）
②向1L 0.1mol•L^-1 HCOONa溶液中加水稀釋后，c（HCOOH）•c（OH^-）的數(shù)值減�。ㄌ顚�(xiě)“增大”“減小”或“不變”）．

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\;}}{\;}$2CaF₂+30CO+18CaSiO₃+3P₄，可生成P₄，以此解答該題；
（1）在950℃下煅燒磷尾礦，根據(jù)產(chǎn)物判斷Ca₅（PO₄）₃F是否分解；
（2）NH₄NO₃因水解其溶液顯酸性，CaSO₄是微溶于水的鹽；
（3）磷精礦與SiO₂、C發(fā)生反應(yīng)時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為4Ca₅（PO₄）₃F+18SiO₂+30C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaF₂+30CO+18CaSiO₃+3P₄，可結(jié)合化合價(jià)的變化判斷被還原的物質(zhì)；
（4）石墨Ⅰ電極上CO發(fā)生氧化反應(yīng)，可知石墨Ⅰ電極為負(fù)極，結(jié)合電解質(zhì)是熔融的Na₂O，可寫(xiě)出此反應(yīng)的電極反應(yīng)式，原電池工作時(shí)陽(yáng)離子向正極移動(dòng)；
（5）①常溫下關(guān)于1L 0.1mol•L^-1 HCOONa溶液，有水的電離平衡、和HCOO^-的水解平衡，存在水的離子積常數(shù)是定徝、電荷守恒、物料守恒，且0.1mol•L^-1 HCOONa溶液顯堿性，據(jù)此判斷各選項(xiàng)；
②向1L 0.1mol•L^-1 HCOONa溶液中加水稀釋?zhuān)�促進(jìn)HCOO^-的水解，由此判斷c（HCOOH）•c（OH^-）的數(shù)值變化．

解答 解：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\;}}{\;}$2CaF₂+30CO+18CaSiO₃+3P₄；
（1）在950℃下煅燒磷尾礦，Ca₅（PO₄）₃F沒(méi)有分解，可知磷精礦[Ca₅（PO₄）₃F]分解溫度高于950℃，故答案為：高于；
（2）NH₄NO₃溶液中銨離子水解呈酸性，H⁺能從磷礦I中浸取出Ca²⁺，CaSO₄是微溶于水的鹽，則不選用（NH₄）₂SO₄，故答案為：NH₄⁺水解使溶液呈酸性，與CaO、Ca（OH）₂反應(yīng)生成Ca²⁺； CaSO₄微溶于水，第一次若使用硫酸，不能完全浸取Ca²⁺；
（3）磷精礦與SiO₂、C發(fā)生反應(yīng)時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為4Ca₅（PO₄）₃F+18SiO₂+30C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaF₂+30CO+18CaSiO₃+3P₄，反應(yīng)中P元素的化合價(jià)從+5價(jià)降為0價(jià)，發(fā)生還反應(yīng)，可知被還原的物質(zhì)是Ca₅（PO₄）₃F，故答案為：Ca₅（PO₄）₃F；
（4）石墨Ⅰ電極是負(fù)極，CO發(fā)生氧化反應(yīng)，此反應(yīng)的電極反應(yīng)式為CO+O^2--2e^-=CO₂，石墨Ⅱ電極是正極，而原電池工作時(shí)Na⁺向正極移動(dòng)，故答案為：CO+O^2--2e^-=CO₂；石墨Ⅱ；
（5）①常溫下關(guān)于1L 0.1mol•L^-1 HCOONa溶液中；
a．常溫下水的離子積c（H⁺）•c（OH^-）=1×10^-14，故a正確；
b． 溶液中存在的電荷守恒式為c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（HCOO^-），物料守恒式為c（Na⁺）=c（HCOOH）+c（HCOO^-），則c（H⁺）+c（HCOOH）=c（OH^-），故b正確；
c．溶液中存在的物料守恒式為c（Na⁺）=c（HCOOH）+c（HCOO^-），故c正確；
d．HCOONa是強(qiáng)堿弱酸鹽，其溶液顯堿性，c（OH^-）＞c（H⁺），故d錯(cuò)誤；答案為d；
②向1L 0.1mol•L^-1 HCOONa溶液中加水稀釋?zhuān)�促進(jìn)HCOO^-的水解，c（HCOO^-）減小，c（HCOOH）•c（OH^-）=$\frac{c（HCOOH）•c（O{H}^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=${K}_{w}×\frac{c（HCO{O}^{-}）}{c（{H}^{+}）}$=${K}_{w}×\frac{c（HCO{O}^{-}）}{{K}_{a}（HCOOH）}$，則其減小，故答案為：減�。�

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備，涉及化學(xué)反應(yīng)原理，涉及鹽類(lèi)的水解、弱電解質(zhì)的電離、離子濃度的大小比較等知識(shí)，題目難度較大，注意掌握實(shí)驗(yàn)的原理和流程，把握電離平衡常數(shù)和水的離子積常數(shù)的意義，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．