Question

【題目】磷酸二氫鉀(KH2PO4)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥及食品等行業(yè)均有廣泛的應(yīng)用。利用氟磷灰石(化學(xué)式為Ca5P3FO12)制備磷酸二氫鉀的工藝流程如圖所示(部分流程步驟已省略)：

其中，萃取是因?yàn)?/span>KCl和H3PO4產(chǎn)生的HCl易溶于有機(jī)萃取劑。請(qǐng)回答下列問題：

(1)氟磷灰石(Ca5P3FO12)中磷元素的化合價(jià)是____。

(2)用化學(xué)反應(yīng)原理解釋KCl和H3PO4生成KH2PO4的原因： ________。

(3)沸騰槽不能采用陶瓷材質(zhì)的原因是_______(用化學(xué)方程式表示)。

(4)在得到N的流程中“……”的操作步驟是______、洗滌、干燥。

(5)在萃取過程中，影響萃取率的因素復(fù)雜，下圖是投料比對(duì)萃取率的影響曲線，在實(shí)際操作中，應(yīng)選擇投料比的范圍是___(填序號(hào))。

A．0.2～0.4 B．0.4～0.6 C．0.6～0.8 D．0.8～1.0 E．1.0～1.2

(6)電解法制備KH2PO4是用石墨作電極，將電解槽分為a區(qū)和b區(qū)，中間用陽離子交換膜隔離，a區(qū)為3 mol·L－1 H3PO4，b區(qū)為3 mol·L－1 KCl。陽極區(qū)為____(填“a”或“b”)區(qū)，其電極反應(yīng)式是________。

Answer 1

【答案】＋5 該反應(yīng)是KCl＋H3PO4KH2PO4＋HCl，加入有機(jī)萃取劑后，HCl被萃取到有機(jī)層中，水溶液中c(HCl)減小，使得平衡向生成KH2PO4的方向移動(dòng) 4HF＋SiO2=2H2O＋SiF4 (減壓)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾 E b 2Cl－－2e－=Cl2↑

【解析】

(1)氟磷灰石(Ca5P3FO12)中Ca、F、O的化合價(jià)分別為+2、-1、-2，依據(jù)化合物中各元素化合價(jià)為0的原則，磷元素的化合價(jià)是＋5。

(2)依據(jù)復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件，KCl和H3PO4不能發(fā)生反應(yīng)，現(xiàn)在反應(yīng)能發(fā)生，說明生成物中至少有一種物質(zhì)的濃度減少，據(jù)反應(yīng)的實(shí)際情況，只能是萃取劑所起的作用。從而得出生成KH2PO4的原因：該反應(yīng)是KCl＋H3PO4KH2PO4＋HCl，加入有機(jī)萃取劑后，HCl被萃取到有機(jī)層中，水溶液中c(HCl)減小，使得平衡向生成KH2PO4的方向移動(dòng)。

(3)沸騰槽不能采用陶瓷材質(zhì)的原因是4HF＋SiO2=2H2O＋SiF4。

(4)在得到N的流程中“……”的操作步驟，也就是從溶液中獲得溶質(zhì)的方法，(減壓)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。

(5)在萃取過程中，影響萃取率的因素復(fù)雜，在實(shí)際操作中，選擇投料比時(shí)，以轉(zhuǎn)化率高為佳，故的范圍是1.0～1.2。答案為：E

(6)電解法制備KH2PO4是用石墨作電極，將電解槽分為a區(qū)和b區(qū)，中間用陽離子交換膜隔離，a區(qū)為3 mol·L－1 H3PO4，b區(qū)為3 mol·L－1 KCl。因?yàn)?/span>H3PO4應(yīng)得電子，生成H2和H2PO4-，所以H3PO4應(yīng)在陰極區(qū)，從而得出KCl在陽極區(qū)。陽極區(qū)為b區(qū)。其電極反應(yīng)式是2Cl－－2e－=Cl2↑。