[题目]据报道.磷酸二氢钾(KH2PO4)大晶体已应用于我国研制的巨型激光器“神光二号中.利用氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12)制备磷酸二氢钾的工艺流程如下图所示:已知萃取的主要反应原理:KCl+H3PO4KH2PO4+HCl,其中.反应产生的HCl易溶于有机萃取剂.请回答下列问题:(1)流程中将氟磷灰石粉碎的目的是 .(2)不能使用二氧化硅陶瓷材� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】据报道，磷酸二氢钾（KH2PO4）大晶体已应用于我国研制的巨型激光器“神光二号”中。利用氟磷灰石（化学式为Ca5P3FO12)制备磷酸二氢钾的工艺流程如下图所示（部分流程步骤已省略）：

已知萃取的主要反应原理：KCl+H3PO4KH2PO4+HCl；其中，反应产生的HCl易溶于有机萃取剂。

请回答下列问题：

（1）流程中将氟磷灰石粉碎的目的是__________________________________。

（2）不能使用二氧化硅陶瓷材质的沸腾槽的主要原因是___________________（用化学方程式表示）。

（3）副产品N的化学式是____________；在得到KH2PO4晶体的一系列操作Ⅲ，其主要包括______________________________、过滤、洗涤、干燥等。

（4）若用1000kg质量分数为50.4%的氟磷灰石（化学式为Ca5P3FO12)来制取磷酸二氢钾晶体，其产率为80%，则理论上可生产KH2PO4的质量为_______kg。

（5）电解法制备KH2PO4的装置如图所示．该电解装置中，a 区属于_______区（填“阳极”或“阴极”），阴极区的电极反应式是______________________________________。

（6）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,该反应的化学方程式为________________________________________。

【答案】增大氟磷灰石与稀硫酸反应的接触面积,加快化学反应速率 4HF+SiO2═SiF4↑+2H2O NH4Cl 蒸发浓缩、冷却结晶 326.4 kg 阴极 2H＋＋2e－＝H2↑ 4Ca5P3FO12 +21SiO2+30C20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑

【解析】氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12)粉碎后加入浓硫酸，反应生成氢氟酸、硫酸钙、磷酸等，加入氯化钾后用有机萃取剂，KCl+H3PO4KH2PO4+HCl，反应产生的HCl易溶于有机萃取剂，有机相中含有氯化氢，加入氨水反应生成氯化铵，因此副产品主要为氯化铵，水相中含有KH2PO4，经过一系列操作得到KH2PO4晶体。

(1)流程中将氟磷灰石粉碎，可以增大氟磷灰石与稀硫酸反应的接触面积，加快化学反应速率，故答案为：增大氟磷灰石与稀硫酸反应的接触面积，加快化学反应速率；

(2)根据流程图，反应中生成了氢氟酸，氢氟酸能够与二氧化硅反应，因此不能使用二氧化硅陶瓷材质的沸腾槽，故答案为：4HF+SiO2═SiF4↑+2H2O；

(3)根据上述分析，副产品N的化学式为NH4Cl；在得到KH2PO4晶体的一系列操作Ⅲ为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等，故答案为：NH4Cl；蒸发浓缩、冷却结晶；

(4)1000kg质量分数为50.4%的氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12)中含有Ca5P3FO12的质量为504kg，根据P元素守恒，理论上可生产KH2PO4的质量为504kg×80%×÷=326.4 kg，故答案为：326.4 kg；

(5)根据图示，应该在a区生成KH2PO4，则钾离子由b区移向a区，则a 区属于阴极区；阴极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－＝H2↑，故答案为：阴极；2H＋＋2e－＝H2↑；

(6)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，反应的化学方程式为4Ca5P3FO12 +21SiO2+30C20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑，故答案为：4Ca5P3FO12 +21SiO2+30C20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑。