题目内容

1．磷矿石主要以磷酸钙[Ca3（PO4）2•H2O]和磷灰石[Ca5F（PO4）3、Ca5（OH）（PO4）3]等形式存在．图（a）为目前国际上磷矿石利用的大致情况．其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸．图（b）是热法磷酸生产过程中由磷灰石制单质磷的流程．

部分物质的相关性质如下：
熔点/℃沸点/℃备注
白磷44280.5
PH3-133.8-87.8难溶于水，有还原性
SiF4-90-86易水解
回答下列问题：
（1）世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料，约占磷矿石使用量的69%．
（2）以磷灰石为原料，湿法磷酸过程中Ca5F（PO4）3反应的化学方程式为Ca5F（PO4）3+5H2SO4=5CaSO4+HF↑+3H3PO4．现有1t折合含有P2O5约30%的磷灰石，最多可制得85%的商品磷酸0.49t．
（3）如图（b）所示，热法磷酸生产过程的第一步是将SiO2、过量焦炭与磷灰石混合，高温反应生成白磷．炉渣的主要成分是CaSiO3（填化学式）．冷凝塔1的主要沉积物是液态白磷，冷凝塔2的主要沉积物是固态白磷．
（4）尾气中主要含有SiF4、CO，还含有少量的PH3、H2S和HF等．将尾气先通入纯碱溶液，可除去SiF4、H2S、HF；再通入次氯酸钠溶液，可除去PH3．（均填化学式）
（5）相比于湿法磷酸，热法磷酸工艺复杂，能耗高，但优点是产品纯度高．

分析 （1）由图（a）可知生产含磷肥料，约占磷矿石使用量的比例为：4%+96%×85%×80%=69%；
（2）以磷矿石为原料，用过量的硫酸溶解Ca5F（PO4）3可制得磷酸，根据质量守恒书写化学方程式；根据P元素守恒可得关系式P2O5～2H3PO4，依据此关系式计算；
（3）将SiO2、过量焦炭与磷灰石混合，高温除了反应生成白磷之外，得到的难溶性固体是CaSiO3；根据冷却塔1、2的温度与白磷的熔点比较分析白磷的状态；
（4）二氧化硅和HF反应生成四氟化硅气体，过量的焦炭不完全燃烧生成CO，因此在尾气中主要含有SiF4、CO，还含有少量的PH3、H2S和HF等；将尾气通入纯碱溶液，SiF4、HF、H2S与碳酸钠反应而除去，次氯酸具有强氧化性，可除掉强还原性的PH3；
（5）相比于湿法磷酸，热法磷酸工艺所得产品纯度大．

解答 解：（1）由图（a）可知生产含磷肥料，约占磷矿石使用量的比例为：4%+96%×85%×80%=69%，
故答案为：69；
（2）以磷矿石为原料，用过量的硫酸溶解Ca5F（PO4）3可制得磷酸，根据质量守恒定律可得反应的化学方程式为Ca5F（PO4）3+5H2SO4=3H3PO4+5CaSO4+HF↑；
根据P元素守恒可得关系式P2O5～2H3PO4，142份P2O5可制取196份磷酸，1t折合含有P2O5约30%的磷灰石，含有P2O5的质量为0.3t，所以可制得到85%的商品磷酸的质量为$\frac{196×0.3t}{142×85%}$=0.49t，
故答案为：Ca5F（PO4）3+5H2SO4=3H3PO4+5CaSO4+HF↑；0.49；
（3）将SiO2、过量焦炭与磷灰石混合，高温除了反应生成白磷之外，得到的难溶性固体是CaSiO3；冷却塔1的温度是70℃，280.5℃＞t＞44℃，所以此时主要的沉积物是液态白磷；冷却塔2的温度是18℃，低于白磷的熔点，故此时的主要沉积物是固体白磷，
故答案为：CaSiO3；液态白磷；固态白磷；
（4）二氧化硅和HF反应生成四氟化硅气体，过量的焦炭不完全燃烧生成CO，因此在尾气中主要含有SiF4、CO，还含有少量的PH3、H2S和HF等；将尾气通入纯碱溶液，SiF4、HF、H2S与碳酸钠反应而除去，次氯酸具有强氧化性，可除掉强还原性的PH3，
故答案为：SiF4、CO；SiF4、H2S、HF；PH3；
（5）相比于湿法磷酸，热法磷酸工艺复杂，能耗高，但是所得产品纯度大，杂质少，因此逐渐被采用，
故答案为：产品纯度高．

点评 本题考查了制备方案的设计，题目难度中等，涉及磷矿石的主要用途、反应原理和有关计算，该题是高考中的常见题型，试题综合性强，侧重对学生分析问题、解答问题能力的培养和解题方法的指导，明确实验目的、实验原理为解答关键．

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溶      液加入的物质答案序号
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（2）AlCl3溶液过量NH3
（3）含少量NaOH的NaAlO2过量CO2
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3．实验室中用苯甲醛制备苯甲醇和苯甲酸，已知反应原理为

部分试剂的物理常数如下表所示：
名称性状熔点/℃沸点/℃密度/g•cm-3水溶性
苯甲醛无色液体，苦杏仁味-26178.11.041 5微溶
苯甲酸白色片状或针状晶体122.42481.265 9微溶
苯甲醇无色液体，有芳香味-15.3205.351.041 9微溶
乙醚无色透明液体，
有特殊刺激性气味		-116.334.60.71不溶
制备苯甲醇和苯甲酸的主要过程如下：
在锥形瓶中，加13.5g KOH、13.5mL H2O，在不断振荡下分批加入新制的苯甲醛，共加入15mL新制的苯甲醛，塞紧瓶口，用力振摇得到白色糊状物，放置24h以上．
向锥形瓶中加入大约45mL水，使反应混合物中的苯甲酸盐溶解，转移至分液漏斗中，用45mL乙醚分三次萃取苯甲醇，合并乙醚萃取液．保存水溶液留用．
依次用15mL 25%的亚硫酸氢钠溶液及8mL水洗涤乙醚萃取液，再加入少量无水硫酸镁静置片刻，过滤除去MgSO4固体．把乙醚萃取液倒入圆底烧瓶，加入2小片碎瓷片，先水浴蒸馏，再用酒精灯加热蒸馏，收集产品可得苯甲醇（装置如图1所示）．
制取纯净苯甲酸的过程略．

试完成下列问题：
（1）仪器b的名称为冷凝管．
（2）混合苯甲醛、氢氧化钾和水应选用的锥形瓶要用胶塞塞住，其原因是防止苯甲醛被空气中的氧气氧化．
（3）若将苯甲醛一次性倒入锥形瓶，可能导致A、D．
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