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\;}}{\;}$2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4,可生成P4,以此解答該題.
解答 解:磷尾礦[主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3•MgCO3]在950℃下煅燒,其中碳酸鈣和碳酸鎂分解,生成氣體的成分為二氧化碳(CO2),磷礦Ⅰ的主要成分為Ca5(PO4)3F、CaO、MgO,NH4NO3溶液中銨離子水解呈酸性,可溶解CaO,得到的浸取液Ⅰ含有Ca2+,可生成CaCO3,磷礦Ⅱ含有Ca5(PO4)3F、MgO,加入硫酸銨浸取,浸取液Ⅱ含有鎂離子,可生成氫氧化鎂,磷精礦加入二氧化硅、C等,在高溫下發(fā)生4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4,
(1)根據(jù)題給化學工藝流程和信息①知磷尾礦[主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3•MgCO3]在950℃下煅燒,其中碳酸鈣和碳酸鎂分解,生成氣體的成分為二氧化碳(CO2),故答案為:二氧化碳(CO2);
(2)實驗室過濾所需的玻璃儀器是燒杯、漏斗和玻璃棒,故答案為:燒杯、漏斗和玻璃棒;
(3)NH4NO3溶液中銨離子水解呈酸性,H+能從磷礦I中浸取出Ca2+,故答案為:NH4+水解使溶液呈酸性,與CaO、Ca(OH)2反應(yīng)生成Ca2+;
(4)根據(jù)化學工藝流程判斷浸取液II的主要成分為硫酸鎂溶液,通入NH3,發(fā)生反應(yīng)的化學方程式是MgSO4+2NH3+2H2O=Mg(OH)2↓+(NH4)2SO4,
故答案為:MgSO4+2NH3+2H2O=Mg(OH)2↓+(NH4)2SO4;
(5)已知25℃,101kPa時:
①CaO(s)+H2SO4(l)═CaSO4(s)+H2O(l)△H=-271kJ/mol
②5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)═Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l)△H=-937kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律:①×5-②得Ca5(PO4)3F和硫酸反應(yīng)生成磷酸的熱化學方程式是Ca5(PO4)3F (s)+5H2SO4(l)=5CaSO4(s)+3H3PO4(l)+HF(g)△H=-418kJ/mol,
故答案為:Ca5(PO4)3F (s)+5H2SO4(l)=5CaSO4(s)+3H3PO4(l)+HF(g)△H=-418kJ/mol;
(6)根據(jù)題給數(shù)據(jù)利用三行式分析.設(shè)CO的起始濃度為1mol/L,則水蒸氣的起始濃度為5mol/L
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),
起始濃度(mol/L)1 5 0 0
轉(zhuǎn)化濃度(mol/L)$\frac{5}{6}$ $\frac{5}{6}$ $\frac{5}{6}$ $\frac{5}{6}$
平衡濃度(mol/L)$\frac{1}{6}$ $\frac{25}{6}$ $\frac{5}{6}$ $\frac{5}{6}$
則K=$\frac{c(C{O}_{2})c({H}_{2})}{c(CO)C({H}_{2}O)}$=$\frac{\frac{5}{6}×\frac{5}{6}}{\frac{1}{6}×\frac{25}{6}}$=1.
相同條件下當CO與H2O(g)的起始物質(zhì)的量之比為1:3,平衡常數(shù)不變,設(shè)轉(zhuǎn)化的CO為x.
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),
起始濃度(mol/L)1 3 0 0
轉(zhuǎn)化濃度(mol/L)x x x x
平衡濃度(mol/L)(1-x) (3-x) x x
則$\frac{{x}^{2}}{(1-x)(3-x)}$=1,解得x=$\frac{3}{4}$,即達平衡時,CO轉(zhuǎn)化了$\frac{3}{4}$,轉(zhuǎn)化為P4的Ca5(PO4)3F質(zhì)量為a×10%×b%kg,
根據(jù)反應(yīng)4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4知生成CO的質(zhì)量為$\frac{30×28×a×10%×b%}{4×504}$kg,
則轉(zhuǎn)化的CO的質(zhì)量為$\frac{3}{4}$×$\frac{30×28×a×10%×b%}{4×504}$kg,
根據(jù)反應(yīng):CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)知相同條件下達平衡時能產(chǎn)生H2$\frac{3×(30×28×a×10%×b%)}{56×(4×504)}$=$\frac{ab}{44800}$kg.
故答案為:$\frac{ab}{44800}$.
點評 本題考查物質(zhì)的制備,涉及化學反應(yīng)原理,涉及化學反應(yīng)速率、化學平衡、化學反應(yīng)與能量等知識,題目難度較大,注意掌握實驗的原理和流程,把握平衡常數(shù)的意義,試題計算量較大,充分培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及化學計算能力.
科目:高中化學 來源: 題型:多選題
A. | AB3是非極性分子 | B. | A原子無孤對電子 | ||
C. | A原子為sp3雜化 | D. | AB3為三角錐形結(jié)構(gòu) |
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | ①代表滴加H2SO4溶液的變化曲線 | |
B. | b點,溶液中大量存在的離子是Na+、OH- | |
C. | c點,兩溶液中含有相同量的OH- | |
D. | a、d兩點對應(yīng)的溶液均顯中性 |
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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題
物質(zhì) | V2O5 | V2O4 | K2SO4 | SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 |
質(zhì)量分數(shù)/% | 2.2~2.9 | 2.8~3.1 | 22~28 | 60~65 | 1~2 | <1 |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 活化分子間的碰撞一定是有效碰撞 | |
B. | 對于任何化學反應(yīng),增大壓強均可使單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多,反應(yīng)速率加快 | |
C. | 加入反應(yīng)物,可增加活化分子百分數(shù),從而增大化學反應(yīng)速率 | |
D. | 某反應(yīng)的△H=100kJ•mol-1,說明正反應(yīng)活化能比逆反應(yīng)活化能大100kJ•mol-1 |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 1:1 | B. | n:(n+1) | C. | 1:(n+1) | D. | (n+1):n |
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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題
實驗 | 試劑 | 現(xiàn)象 | |
滴管 | 試管 | ||
| 0.2 mol•L-1 Na2SO3溶液 | 飽和Ag2SO4溶液 | Ⅰ.產(chǎn)生白色沉淀 |
0.2 mol•L-1 CuSO4 | Ⅱ.溶液變綠,繼續(xù)滴加產(chǎn)生棕黃色沉淀 | ||
0.1 mol•L-1 Al2(SO4)3溶液 | Ⅲ.開始無明顯變化,繼續(xù)滴加產(chǎn)生白色沉淀 |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 通入過量Cl2:Fe2+、H+、NH4+、Cl-、SO42- | |
B. | 加入過量NaClO溶液:NH4+、Fe2+、H+、SO42-、ClO- | |
C. | 加入過量NaOH溶液:Na+、Fe2+、NH4+、SO42-、OH- | |
D. | 加入過量NaClO溶液和NaOH的混合溶液:Na+、SO42-、Cl-、ClO-、OH- |
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