题目内容
【题目】磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下:
已知:磷精矿主要成分:Ca5(PO4)3(OH),还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。
(1)上述流程中所采取的实验措施能加快反应速率有_____________。
(2)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3(OH)与H2SO4反应的化学方程式为_____________。
(3)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除,同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间,不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80℃后脱除率变化的原因______。
(4)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有SO42-残留,加入BaCO3代替CaCO3可进一步提高硫的脱除率,原因是_____。向粗磷酸中加入BaCO3脱硫,发生反应的离子方程式是_____。
(5)取ag所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用b mol·L-1 NaOH 溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液c L,精制磷酸中H3PO4的质量分数是_____。(已知摩尔质量为98g·mol-1)
【答案】研磨和加热 2Ca5(PO4)3(OH)+10H2SO4+3H2O6H3PO4+10CaSO4·0.5H2O 80℃后,H2O2分解速率增大,过氧化氢的浓度显著降低 CaSO4微溶于水,BaSO4难溶于水 BaCO3+SO42-+2H3PO4=BaSO4+CO2↑+2H2PO4-
【解析】
(1)根据工艺流程,能加快反应速率的是研磨和加热;
(2)根据流程图,酸浸时生成粗磷酸,即生成磷酸,以及还有磷石膏,发生的反应有:;
(3)H2O2不稳定,受热易分解,80℃后脱除率降低,是因为H2O2分解速率增大,过氧化氢的浓度显著降低;
(4)脱硫后,碳酸钙转化成CaSO4,CaSO4微溶于水,溶液中仍有部分SO42-的残留,用BaCO3代替CaCO3,转化成BaSO4,BaSO4难溶于水,这样可以提高硫的脱除率;磷酸为中强酸,且体系中有磷酸的存在,发生离子反应为BaCO3+SO42-+2H3PO4=BaSO4+CO2↑+2H2PO4-;
(5)发生的反应:H3PO4+2NaOH=Na2HPO4+2H2O,磷酸的物质的量为,其质量为
,H3PO4的质量分数是
。
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