Question

16．资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用．磷尾矿主要含Ca₅（PO₄）₃F和CaCO₃•MgCO₃．某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究方案，制备具有重要工业用途的CaCO₃、Mg（OH）₂、P₄和
H₂，其简化流程如图：

已知：①Ca₅（PO₄）₃F在950℃不分解；
②4Ca₅（PO₄）₃F+18SiO₂+30C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CaF₂+30CO+18CaSiO₃+3P₄
（1）950℃煅烧磷尾矿生成气体的主要成分是二氧化碳（CO₂）．
（2）实验室过滤所需的玻璃仪器是烧杯、漏斗和玻璃棒．
（3）NH₄NO₃溶液能从磷矿I中浸取出Ca²⁺的原因是NH₄⁺水解使溶液呈酸性，与CaO、Ca（OH）₂反应生成Ca²⁺．
（4）在浸取液II中通入NH₃，发生反应的化学方程式是MgSO₄+2NH₃+2H₂O=Mg（OH）₂↓+（NH₄）₂SO₄．
（5）工业上常用磷精矿[Ca₅（PO₄）₃F]和硫酸反应制备磷酸．已知25℃，101kPa时：
CaO（s）+H₂SO₄（l）=CaSO₄（s）+H₂O（l）△H=-271kJ/mol
5CaO（s）+H₃PO₄（l）+HF（g）=Ca₅（PO₄）₃F （s）+5H₂O（l）△H=-937kJ/mol
则Ca₅（PO₄）₃F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是Ca₅（PO₄）₃F （s）+5H₂SO₄（l）=5CaSO4（s）+3H₃PO₄（l）+HF（g）△H=-418kJ/mol．

Answer 1

分析 磷尾矿[主要含Ca₅（PO₄）₃F和CaCO₃•MgCO₃]在950℃下煅烧，其中碳酸钙和碳酸镁分解，生成气体的成分为二氧化碳（CO₂），磷矿Ⅰ的主要成分为Ca₅（PO₄）₃F、CaO、MgO，NH₄NO₃溶液中铵离子水解呈酸性，可溶解CaO，得到的浸取液Ⅰ含有Ca²⁺，可生成CaCO₃，磷矿Ⅱ含有Ca₅（PO₄）₃F、MgO，加入硫酸铵浸取，浸取液Ⅱ含有镁离子，可生成氢氧化镁，磷精矿加入二氧化硅、C等，在高温下发生4Ca₅（PO₄）₃F+18SiO₂+30C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CaF₂+30CO+18CaSiO₃+3P₄，可生成P₄，以此解答该题．

解答 解：（1）根据题给化学工艺流程和信息①知磷尾矿[主要含Ca₅（PO₄）₃F和CaCO₃•MgCO₃]在950℃下煅烧，其中碳酸钙和碳酸镁分解，生成气体的成分为二氧化碳（CO₂），故答案为：二氧化碳（CO₂）；
（2）实验室过滤所需的玻璃仪器是烧杯、漏斗和玻璃棒，故答案为：烧杯、漏斗和玻璃棒；
（3）NH₄NO₃溶液中铵离子水解呈酸性，H⁺能从磷矿I中浸取出Ca²⁺，故答案为：NH₄⁺水解使溶液呈酸性，与CaO、Ca（OH）₂反应生成Ca²⁺；
（4）根据化学工艺流程判断浸取液II的主要成分为硫酸镁溶液，通入NH₃，发生反应的化学方程式是MgSO₄+2NH₃+2H₂O=Mg（OH）₂↓+（NH₄）₂SO₄，
故答案为：MgSO₄+2NH₃+2H₂O=Mg（OH）₂↓+（NH₄）₂SO₄；
（5）已知25℃，101kPa时：
①CaO（s）+H₂SO₄（l）═CaSO₄（s）+H₂O（l）△H=-271kJ/mol
②5CaO（s）+3H₃PO₄（l）+HF（g）═Ca₅（PO₄）₃F（s）+5H₂O（l）△H=-937kJ/mol
根据盖斯定律：①×5-②得Ca₅（PO₄）₃F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是Ca₅（PO₄）₃F （s）+5H₂SO₄（l）=5CaSO4（s）+3H₃PO₄（l）+HF（g）△H=-418kJ/mol，
故答案为：Ca₅（PO₄）₃F （s）+5H₂SO₄（l）=5CaSO4（s）+3H₃PO₄（l）+HF（g）△H=-418kJ/mol．

点评 本题考查物质的制备，为高考常见题型，注意掌握实验的原理和流程，试题计算量较大，充分培养了学生的分析、理解能力及化学计算能力，题目难度较大．