题目内容

1．磷酸二氢钾（KH2PO4）在工业、农业、医药及食品等行业均有广泛的应用，有报道一种湿法磷酸萃取制备磷酸二氢钾的工艺流程如图甲所示（部分流程步骤已省略）：

已知萃取的主要反应原理：KCl+H3PO4═KH2PO4+HCl；HCl+E（表示有机萃取剂）═HCl•E；
请回答下列问题：
（1）在实验室实现流程图中操作X需要的主要玻璃仪器是分液漏斗；流程图中物质A是有机萃取剂；
（2）副产品B的化学式是NH4Cl；一系列操作Y，具体包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；
（3）评价该工艺的优点操作简便、提高物质循环利用率（任写两点）；
（4）若用1000kg质量分数为56%的磷酸溶液，产率为98%，则可生产KH2PO4的质量为：76l.6kg；
（5）萃取一步是该流程的核心操作，萃取率、杂质脱除率受众多因素影响，请从如图乙中寻找出投料比$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$对萃取率和杂质脱除率影响的主要规律或结论（任写两条）：①其他条件相同情况下，磷酸、盐酸萃取率均随$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$的增大而降低，（比较而言盐酸萃取率的下降幅度相对缓慢）；②其他条件相同情况下，Fe3+、F?脱除率均随$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$的增大基本保持不变，（两者比较F-的脱除率相对有极少量增加）．

分析 根据给予的反应信息与流程图可知，KCl、H3PO4反应后生成KH2PO4、HCl，用有机溶剂萃取后，KH2PO4在水相中，HCl在有机相中，在有机相中加入氨水生成NH4Cl，进行反萃取，得到有机溶剂进行循环利用，物质A为有机萃取剂，得到分产品B为NH4Cl．操作X是将互不相溶的液体进行分离，则为分液；水相经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥可以得到KH2PO4．
（3）操作简便、流程短、提高物质循环利用率、成本低、无三废污染、产品纯度高、副产物可利用等；
（4）根据方程式，结合磷酸的质量KH2PO4的理论产量，再根据产量计算KH2PO4的实际产量；
（5）由图可知，其他条件相同情况下，磷酸、盐酸萃取率均随$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$的增大而降低，Fe3+、F?脱除率均随$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$的增大基本保持不变；在$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$=1.0～1.2时，盐酸萃取率下降幅度比前面大，应将$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$确定为1.0～1.2为宜．

解答 解：根据给予的反应信息与流程图可知，KCl、H3PO4反应后生成KH2PO4、HCl，用有机溶剂萃取后，KH2PO4在水相中，HCl在有机相中，在有机相中加入氨水生成NH4Cl，进行反萃取，得到有机溶剂进行循环利用，物质A为有机萃取剂，得到分产品B为NH4Cl．操作X是将互不相溶的液体进行分离，则为分液；水相经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥可以得到KH2PO4．
（1）由上述分析可知，操作X为反应，需要的主要玻璃仪器是：分液漏斗；流程图中物质A是：有机萃取剂，
故答案为：分液漏斗；有机萃取剂；
（2）副产品B的化学式是：NH4Cl；水相经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥可以得到KH2PO4，
故答案为：NH4Cl；蒸发浓缩、冷却结晶、过滤；
（3）评价该工艺的优点：操作简便、流程短、提高物质循环利用率、成本低、无三废污染、产品纯度高、副产物可利用等，
故答案为：操作简便、提高物质循环利用率等；
（4）由KCl+H3PO4═KH2PO4+HCl可知，KH2PO4的实际产量为1000Kg×56%×$\frac{136}{98}$×98%=761.6Kg，
故答案为：761.6；
（5）由图可知，①其他条件相同情况下，磷酸、盐酸萃取率均随$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$的增大而降低，（比较而言盐酸萃取率的下降幅度相对缓慢）；
②其他条件相同情况下，Fe3+、F?脱除率均随$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$的增大基本保持不变，（两者比较F-的脱除率相对有极少量增加）；
③在$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$=1.0～1.2时，盐酸萃取率下降幅度比前面大，应将$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$确定为1.0～1.2为宜，
故答案为：其他条件相同情况下，磷酸、盐酸萃取率均随$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$的增大而降低，（比较而言盐酸萃取率的下降幅度相对缓慢）；
其他条件相同情况下，Fe3+、F?脱除率均随$\frac{n（KCl）}{n（{H}_{3}P{O}_{4}）}$的增大基本保持不变，（两者比较F-的脱除率相对有极少量增加）．

点评 本题考查属于制备方案，涉及化学工艺流程、物质的分离提纯、化学计算、条件控制选择等，需要学生具备知识的基础，难度中等．

练习册系列答案
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