精英家教網 > 高中化學 > 題目詳情
4.磷礦石主要以[Ca3(PO42•H2O]和磷灰石[Ca5F(PO43,Ca5(OH)(PO43]等形式存在,圖(a)為目前國際上磷礦石利用的大致情況,其中濕法磷酸是指磷礦石用過量硫酸分解制備磷酸,圖(b)是熱法磷酸生產過程中由磷灰石制單質磷的流程:

部分物質的相關性質如下:
熔點/℃沸點/℃備注
白磷44280.5
PH3-133.8-87.8難溶于水、有還原性
SiF4-90-86易水解
回答下列問題:
(1)世界上磷礦石最主要的用途是生產含磷肥料,約占磷礦石使用量的69%;
(2)以磷礦石為原料,濕法磷酸過程中Ca5F(PO43反應的化學方程式為:Ca5F(PO43+5H2SO4=3H3PO4+5CaSO4+HF↑,現(xiàn)有1t折合含有P2O5約30%的磷灰石,最多可制得到85%的商品磷酸0.49t.
(3)如圖(b)所示,熱法磷酸生產過程的第一步是將SiO2、過量焦炭與磷灰石混合,高溫反應生成白磷,爐渣的主要成分是CaSiO3(填化學式),冷凝塔1的主要沉積物是液態(tài)白磷,冷凝塔2的主要沉積物是固態(tài)白磷.
(4)尾氣中主要含有SiF4、CO,還含有少量的PH3、H2S和HF等.將尾氣先通入純堿溶液,可除去SiF4、H2S、HF;再通入次氯酸鈉溶液,可除去PH3(均填化學式).
(5)相比于濕法磷酸,熱法磷酸工藝復雜,能耗高,但優(yōu)點是產品純度高.

分析 (1)由圖(a)可知生產含磷肥料,約占磷礦石使用量的比例為:4%+96%×85%×80%=69%;
(2)以磷礦石為原料,用過量的硫酸溶解Ca5F(PO43可制得磷酸,根據(jù)質量守恒書寫化學方程式;根據(jù)P元素守恒可得關系式P2O5~2H3PO4,依據(jù)此關系式計算;
(3)將SiO2、過量焦炭與磷灰石混合,高溫除了反應生成白磷之外,得到的難溶性固體是CaSiO3;根據(jù)冷卻塔1、2的溫度與白磷的熔點比較分析白磷的狀態(tài);
(4)二氧化硅和HF反應生成四氟化硅氣體,過量的焦炭不完全燃燒生成CO,因此在尾氣中主要含有SiF4、CO,還含有少量的PH3、H2S和HF等;將尾氣通入純堿溶液,SiF4、HF、H2S與碳酸鈉反應而除去,次氯酸具有強氧化性,可除掉強還原性的PH3;
(5)相比于濕法磷酸,熱法磷酸工藝所得產品純度大.

解答 解:(1)由圖(a)可知生產含磷肥料,約占磷礦石使用量的比例為:4%+96%×85%×80%=69%,
故答案為:69%;
(2)以磷礦石為原料,用過量的硫酸溶解Ca5F(PO43可制得磷酸,根據(jù)質量守恒定律可得反應的化學方程式為Ca5F(PO43+5H2SO4=3H3PO4+5CaSO4+HF↑;
根據(jù)P元素守恒可得關系式P2O5~2H3PO4,142份P2O5可制取196份磷酸,1t折合含有P2O5約30%的磷灰石,含有P2O5的質量為0.3t,所以可制得到85%的商品磷酸的質量為$\frac{196×0.3t}{142×85%}$=0.49t,
故答案為:Ca5F(PO43+5H2SO4=3H3PO4+5CaSO4+HF↑;0.49;
(3)將SiO2、過量焦炭與磷灰石混合,高溫除了反應生成白磷之外,得到的難溶性固體是CaSiO3;冷卻塔1的溫度是70℃,280.5℃>t>44℃,所以此時主要的沉積物是液態(tài)白磷;冷卻塔2的溫度是18℃,低于白磷的熔點,故此時的主要沉積物是固體白磷,
故答案為:CaSiO3;液態(tài)白磷;固態(tài)白磷;
(4)二氧化硅和HF反應生成四氟化硅氣體,過量的焦炭不完全燃燒生成CO,因此在尾氣中主要含有SiF4、CO,還含有少量的PH3、H2S和HF等;將尾氣通入純堿溶液,SiF4、HF、H2S與碳酸鈉反應而除去,次氯酸具有強氧化性,可除掉強還原性的PH3,
故答案為:SiF4、CO;SiF4、H2S、HF;PH3;
(5)相比于濕法磷酸,熱法磷酸工藝復雜,能耗高,但是所得產品純度大,雜質少,因此逐漸被采用,
故答案為:產品純度高.

點評 本題考查了化工生產流程圖,涉及磷礦石的主要用途、反應原理和有關計算,該題是高考中的常見題型,屬于中等難度的試題.試題綜合性強,側重對學生分析問題、解答問題能力的培養(yǎng)和解題方法的指導,題目難度中等.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

17.我國食鹽有80%來自底下井鹽和巖鹽,用鹽井水曬鹽是制取食鹽的常用方法.
(1)除去鹽水中泥土的操作是過濾,用鹽水曬鹽的原理是蒸發(fā)結晶;
(2)曬鹽剩余的鹵水主要含有KCl、MgCl2和MgSO4等.如圖是幾種物質的溶解度曲線,請回答下列問題.
①若將鹵水加熱到90℃以上蒸發(fā)適量水分,析出晶體主要是MgSO4,原因是加熱到90℃以上,MgSO4的溶解度隨著溫度升高而減。
②若將鹵水煮沸后再冷卻,析出KCl晶體的溫度范圍是20~90℃;
(3)為檢驗制得食鹽中是否含有Mg2+,可將少量晶體配成溶液,向其中滴加NaOH,有關反應的離子方程式是2OH-+Mg2+=Mg(OH)2↓.

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

18.已知物質酸性強弱順序.H2SO3>CH3COOH>H2CO3>H2SiO3,非金屬性強弱順序:S>C>Si,為驗證上述物質酸性及元素非金屬性的強弱,某化學興趣小組設計如下實驗.(加熱及夾持裝置省略
(1)儀器X的名稱是分液漏斗,其盛裝的液體試劑是濃硫酸.
(2)裝置D需微熱,按氣流從左到右的順序連接好儀器a→f,g→d,e→b.
(3)試劑m是一種正鹽,焰色反應為黃色,則M的化學式是Na2SO3
(4)裝置B中發(fā)生反應的離子方程式為CO2+H2O+SiO32-=CO32-+H2SiO3↓.
(5)裝置D中足量的CH3COONa濃溶液的作用除可以產生CH3COOH蒸氣外,還能驗證酸性H2SO3>CH3COOH.

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

12.相同溫度下體積均為1.5L的兩個恒容容器中發(fā)生可逆反應:X2(g)+3Y2(g)?2XY3(g)△H=-92.6kJ•mol-1,實驗測得有關數(shù)據(jù)如下表:
容器編號起始時各物質物質的量/mol達平衡時體系能量的變化
X2Y2XY3
130放熱46.3 kJ
0.82.40.4Q(Q>0)
下列敘述不正確的是( 。
A.容器①中達到平衡時,Y2的轉化率為50%
B.Q=27.78kJ
C.容器①、②中反應的平衡常數(shù)相等,K=$\frac{16}{27}$
D.相同溫度下;起始時向容器中充入1.0X2mol、3.0molY2和2molXY3;反應達到平衡前v(正)>v(逆)

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

19.一定溫度時,向容積為2L的密閉容器中充入一定量的SO2和O2,發(fā)生反應:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=-196kJ•moL-1,一段時間后達平衡,反應過程中測定的部分數(shù)據(jù)見表:
反應時間/minn(SO2)/moln(O2)/mol
021
51.2
100.4
150.8
下列說法不正確的是( 。
A.反應在前5min的平均速率為v (SO2)=0.08mol•L-1•min-1
B.相同溫度下,起始時向容器中充入1.5mol SO3,達平衡時SO3的轉化率為40%
C.保持溫度不變,向平衡后的容器中再充入0.2molSO2和0.2mol SO3時,v (正)>v (逆)
D.保持其他條件不變,若起始時向容器中充入2molSO3,達平衡時吸收78.4kJ的熱量

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

9.一定條件下,可逆反應X(g)+3Y(g)?2Z(g),若X、Y、Z起始濃度分別為c1、c2、c3(單位mol/L),當達平衡時X、Y、Z的濃度分別為0.1mol/L,0.3mol/L,0.08mol/L,則下列判斷不合理的是(  )
A.c1:c2=1:3
B.當4v(X)=v(Y)時,該反應還在向逆反應方向建立平衡
C.X、Y的轉化率不相等
D.Y起始濃度c2可能為0.36mol/L

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

16.在一定條件下,向5L密閉容器中充入2molA氣體和1mol B氣體,發(fā)生可逆反應:2A(g)+B(g)?2C(g),達到平衡時容器內B的濃度為0.1mol/L,則此時B的轉化率為( 。
A.10%B.25%C.50%D.67%

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

13.圖中曲線a表示放熱反應X(g)+Y(g)?Z(g)+N(s)進行過程中X的轉化率隨時間變化的關系,若只改變一個起始條件,使反應過程按b曲線進行,可采取的措施是( 。
A.升高溫度B.加大X的投入量C.使用催化劑D.縮小體積

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

14.檸檬中含有的檸檬酸(其結構簡式如下)對鮮切蘋果具有較好的保鮮效果,可以在一段時間內防止鮮切蘋果表面變色.下列說法不正確的是( 。
A.檸檬酸的分子式是C6H8O7B.檸檬酸是易溶于水的有機物
C.檸檬酸分子中含有羧基和羥基D.檸檬酸只能發(fā)生取代反應

查看答案和解析>>

同步練習冊答案