Question

【题目】利用氟磷灰石［(Ca5(PO4)3F)］生产磷铵［(NH4)3PO4］并制取硫酸、联产水泥。其工艺流程如下图所示：

（1）操作I的名称________________；在实验室中操作II包括___________、____________。

（2）沸腾槽的材质是_______________(从“玻璃”、“钢铁”、“附有聚偏氟乙烯防腐层的石墨”中选择)，选择的理由是__________________________________________________

（3）工业上还可以用氟磷灰石与焦炭、石英砂混合，在电炉中加热到1500℃生成白磷，同时逸出SiF4和CO，反应方程式为：_________________________________________。

（4）黏土中有一种成分为石脂(Al2[OH]4Si2O5·nH2O)，其用氧化物表示为____________。

（5）已知SO2的催化氧化反应为2SO2(g)十O2(g) 2SO3(g) △H＜0。

从化学反应原理的角度说明催化氧化时使用热交换器的原因__________________。

（6）制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外，还含有SO2、微量的SO3和酸雾。拟用下图所示的装置测定硫酸尾气中SO2的含量：

若下列各组中的试剂，前者浓度为0．1mol·L-1，后者适量，溶液体积为5mL；通入尾气10L(已换算为标准状况)时反应管中的溶液恰好变色。判断下列试剂组能否测定硫酸尾气中SO2的体积分数。能者，确定SO2的体积分数；不能者，说明原因。

编号	试剂组	结论
①	NaOH溶液、酚酞试液
②	Na2CO3溶液、酚酞试液
③	碘水、淀粉溶液
④	KMnO4溶液、稀硫酸

Answer 1

【答案】（1）过滤；蒸发浓缩、冷却结晶

（2）附有聚偏氟乙烯防腐层的石墨；因为酸性且加热，钢铁易被溶解，反应产生HF，HF能腐蚀玻璃

（3）4Ca5(PO4)3F+21SiO2+30C 20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑

（4）Al2O3·2SiO2·(n+2)H2O

（5）移去反应中放出的热量，使反应后的气体降温并预热未反应的气体

（6） ①不能，因为SO2和CO2均可以与NaOH溶液反应，且产物Na2SO3、NaCO3的溶液仍然为碱性，不能确定反应终点②不能，因为SO2可以与Na2CO3溶液反应生成Na2SO3，反应后溶液仍然为碱性，不能确定反应终点③0.112%④0.28%

【解析】

试题分析：（1）操作Ⅰ得到的是H3PO4液体和石青固体，所以是过滤;在实验室中操作II的目的是从溶液中得到晶体，包括蒸发浓缩、冷却结晶，故答案为：过滤；蒸发浓缩、冷却结晶；

（2）因为沸腾槽中的反应是在酸性且加热的条件下进行的，此条件下钢铁易被酸溶解，反应产生了HF,HF能腐蚀玻璃。聚偏氟乙烯防腐层不用热硫酸和HF反应，故沸腾槽应选用附有聚偏氟乙烯防腐层的石墨材质，故答案为：附有聚偏氟乙烯防腐层的石墨；因为酸性且加热，钢铁易被溶解，反应产生HF，HF能腐蚀玻璃；

（3）工业上还可以用氮磷灰石与焦炭、石英砂混合，在电炉中加热到1500℃生成白磷，同时逸出SiF4和CO，可以先写出：Ca5 (PO4) 3F+SiO2+C CaSiO3+P4+SiF4↑+CO↑，再配平，故答案为：4Ca5(PO4)3F+21SiO2+30C 20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑；

（4）石脂(Al2[OH]4Si2O5·nH2O)，它可以用氧化物表示为Al2O3·2SiO2·(n+2)H2O，故答案为：Al2O3·2SiO2·(n+2)H2O；

（5）催化氧化时使用热交换器的原因是移去反应中放出的热量，使反应后的气体降温，有利于平衡正向移动，并预热未反应的气体，从而加快初始反应速率，故答案为：移去反应中放出的热量，使反应后的气体降温并预热未反应的气体；

（6）①不能，因为SO2和CO2均可以与NaOH溶液反应，且产物Na2SO3, Na2CO3的溶液仍然为碱性，不能确定反应终点；

②不能，因为SO2可以与Na2CO3溶液反应生成Na2SO3，反应后溶液仍然为碱性，不能确定反应终点；

③用淀粉作指示剂，可以证明I2反应完全:I2+SO2+2H2O=H2SO4+2HI，n(SO2)=n(I2) =0. 1mo1/L×5×10-3L=0. 5×10-3mol, V (SO2)=0. 5×10-3mo1×22. 4 L/mol=1. 12×10-2L,故尾气中SO2的体积分数是0.112%，故答案为：0.112%；

④高锰酸钾溶液本身的紫色可以作终点指示，故可以用来测定硫酸尾气中SO2的体积分数。由于5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4，按反应关系可以得到尾气中SO2的体积分数是0.28%，故答案为：0.28%。