Question

[化学——选修2：化学与技术]（15分）磷矿石主要以磷酸钙[Ca3(PO4)2H2O]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）是热法磷酸生成过程中由磷灰石制单质磷的流程。

图（a）

图（b）

部分物质的相关性质如下：

	熔点/℃	沸点/℃	备注
白磷	44	280.5
PH3	-133.8	-87.8	难溶于水，具有还原性
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 ℅。

（2）以磷灰石为原料，湿法磷酸过程中Ca3F(PO4)3反应的化学方程式为： 。现有1吨折合含有五氧化二磷约30%的磷灰石，最多可制得85℅的商品磷酸 吨。

（3）如图(b)所示，热法生产磷酸的第一步是将二氧化硅、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： (填化学式)冷凝塔1的主要沉积物是： 冷凝塔2的主要沉积物是：

（4）尾气中主要含有 ，还含有少量PH3、H2S和HF等，将尾气先通入纯碱溶液，可除去 ；再通入次氯酸钠溶液，可除去 (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： 。

Answer 1

（1）69%（2分）

（2）Ca5F(PO4)3＋5H2SO4＝3H3PO4＋5CaSO4＋HF↑（2分） 0.49t（2分）

（3）CaSiO3，（1分），液体白磷（1分）；固体白磷。（1分）

（4）CO、SiF4；（2分）H2S、HF、SiF4（2分），PH3。（1分）

（5）产品纯度高或产品浓度大（1分）

【解析】

试题分析：（1）工艺流程图（a）可知生产含磷肥料有磷矿粉肥和磷肥，约占磷矿石使用量的比例为：4%+96%×85%×80%=69%；（2）由题目知以磷矿石用过量的硫酸溶解制得磷酸，所以Ca5F(PO4)3与硫酸反应，根据质量守恒定律可写出反应的化学方程式：Ca5F(PO4)3+5H2SO4=3H3PO4+5CaSO4+HF↑；

设商品磷酸的质量为m根据P守恒可得关系式:

P2O5 ～ 2H3PO4，

142 196

1t×30% m×85%

解得:m=0.49t

（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；

由表中数据可知白磷熔点为44℃，沸点为280.5℃，冷却塔1的温度是70℃，高于44℃但低于280.5℃，所以此时以液态白磷的形式存在；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；（4）由工艺原料可知：可能的反应还有SiO2+4HF=SiF4↑+H2O，2C+O2=2CO，因此在尾气中含有少量的PH3、H2S和HF等外，主要含有SiF4、CO；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，热法磷酸工艺复杂，能耗高，但其优点是所得产品纯度高或产品浓度大。

考点：了解化学科学发展对自然资源利用的作用。了解精细化工产品的生产特点、精细化工在社会发展中的作用。理解质量守恒定律的含义，能根据化学方程式进行有关