Question

7．三聚磷酸鈉（Na₅P₃O₁₀）是一種優(yōu)良的洗滌劑添加劑．工業(yè)制備流程如下：

（1）燃磷時(shí)，必須通入足量的空氣，其目的是使白磷充分氧化，燃燒水化塔中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為P₄+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅，P₂O₅+3H₂O=2H₃PO₄．
（2）中和釜中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為6H₃PO₄+5CO₃^2-=4HPO₄^2-+2H₂PO₄^-+5CO₂↑+5H₂O．高溫下在聚合爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na₂HPO₄+NaH₂PO₄=Na₅P₃O₁₀+2H₂O．
（3）該生產(chǎn)工藝對(duì)含磷廢液及廢氣經(jīng)處理后再排放，其目的是防止磷資源流失及防止含磷廢水引發(fā)水體富營(yíng)養(yǎng)化．根據(jù)流程圖，如何利用中和釜中排放出CO₂？通入“尾氣堿洗塔”吸收生成碳酸鈉，從而循環(huán)使用
（4）測(cè)定某洗滌劑中Na₅P₃O₁₀的含量可用間接滴定法：

若滴定至終點(diǎn)時(shí)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液VmL，則質(zhì)量分?jǐn)?shù)w（Na₅P₃O₁₀）=$\frac{368cV}{30m}%$（用含m、c、V的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 白磷、空氣、水蒸氣進(jìn)入燃磷水化塔發(fā)生反應(yīng)生成磷酸進(jìn)入酸槽，冷凝器中冷凝得到酸進(jìn)入酸槽，尾氣進(jìn)入尾氣堿洗塔吸收酸性氣體二氧化碳生成碳酸鈉循環(huán)使用，剩余尾氣放空，得到磷酸進(jìn)入中和釜加入純堿和水發(fā)生反應(yīng)生成磷酸二氫鈉和磷酸氫二鈉的混合溶液進(jìn)入聚合爐得到Na₅P₃O₁₀，尾氣洗滌塔氣進(jìn)入尾氣洗滌塔后放空，
（1）燃磷時(shí)，必須通入足量的空氣，保證磷燃燒充分生成五氧化二磷，燃磷水化塔中五氧化二磷和水反應(yīng)生成磷酸；
（2）中和釜中發(fā)生反應(yīng)是磷酸和碳酸鈉反應(yīng)生成磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉，二者按照2：1生成，同時(shí)生成二氧化碳和水，高溫下在聚合爐中發(fā)生反應(yīng)是磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉按照2：1聚合為Na₅P₃O₁₀；
（3）該生產(chǎn)工藝對(duì)含磷廢液及廢氣經(jīng)處理后再排放是防止磷資源流失污染水體和環(huán)境，中和釜中排放出CO₂通入“尾氣堿洗塔”吸收生成碳酸鈉，從而循環(huán)使用；
（4）樣品溶于硝酸得到磷酸，加入利用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液PH=3～4得到NaH₂PO₄，滴入cmol/L的NaOH溶液滴定反應(yīng)得到Na₂HPO₄，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液VmL，依據(jù)磷元素守恒計(jì)算．

解答 解：白磷、空氣、水蒸氣進(jìn)入燃磷水化塔發(fā)生反應(yīng)生成磷酸進(jìn)入酸槽，冷凝器中冷凝得到酸進(jìn)入酸槽，尾氣進(jìn)入尾氣堿洗塔吸收酸性氣體二氧化碳生成碳酸鈉循環(huán)使用，剩余尾氣放空，得到磷酸進(jìn)入中和釜加入純堿和水發(fā)生反應(yīng)生成磷酸二氫鈉和磷酸氫二鈉的混合溶液進(jìn)入聚合爐得到Na₅P₃O₁₀，尾氣洗滌塔氣進(jìn)入尾氣洗滌塔后放空，
（1）燃磷時(shí)，必須通入足量的空氣，保證磷燃燒充分生成五氧化二磷，燃磷水化塔中五氧化二磷和水反應(yīng)生成磷酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：P₄+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅，P₂O₅+3H₂O=2H₃PO₄，
故答案為：使白磷充分氧化；P₄+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅，P₂O₅+3H₂O=2H₃PO₄；
（2）中和釜中發(fā)生反應(yīng)是磷酸和碳酸鈉反應(yīng)生成磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉，二者按照2：1生成，同時(shí)生成二氧化碳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：6H₃PO₄+5CO₃^2-=4HPO₄^2-+2H₂PO₄^-+5CO₂↑+5H₂O，高溫下在聚合爐中發(fā)生反應(yīng)是磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉按照2：1聚合為Na₅P₃O₁₀，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na₂HPO₄+NaH₂PO₄=Na₅P₃O₁₀+2H₂O，
故答案為：6H₃PO₄+5CO₃^2-=4HPO₄^2-+2H₂PO₄^-+5CO₂↑+5H₂O；2Na₂HPO₄+NaH₂PO₄=Na₅P₃O₁₀+2H₂O；
（3）該生產(chǎn)工藝對(duì)含磷廢液及廢氣經(jīng)處理后再排放是防止磷資源流失污染水體和環(huán)境，含磷廢水引發(fā)水體富營(yíng)養(yǎng)化，中和釜中排放出CO₂通入“尾氣堿洗塔”吸收生成碳酸鈉，從而循環(huán)使用，該生產(chǎn)工藝對(duì)含磷廢液及廢氣經(jīng)處理后再排放，其目的是防止磷資源流失及防止含磷廢水引發(fā)水體富營(yíng)養(yǎng)化，排放出CO₂通入“尾氣堿洗塔”吸收生成碳酸鈉，從而循環(huán)使用，
故答案為：防止磷資源流失及防止含磷廢水引發(fā)水體富營(yíng)養(yǎng)化；通入“尾氣堿洗塔”吸收生成碳酸鈉，從而循環(huán)使用；
（4）樣品溶于硝酸得到磷酸，加入利用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液PH=3～4得到NaH₂PO₄，滴入cmol/L的NaOH溶液滴定反應(yīng)得到Na₂HPO₄，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液VmL，依據(jù)磷元素守恒計(jì)算，Na₅P₃O₁₀=～3H₃PO₄～3NaH₂PO₄～3Na₂HPO₄～3NaOH
            1                                    3
            n                                  cmol/L×V×10^-3L
n=$\frac{cV×1{0}^{-3}}{3}$mol
則質(zhì)量分?jǐn)?shù)w（Na₅P₃O₁₀）=$\frac{\frac{cV×1{0}^{-3}}{3}×368g/mol}{mg}$×100%=$\frac{368cV}{30m}%$，
故答案為：$\frac{368cV}{30m}%$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備的方案分析，生產(chǎn)流程的理解應(yīng)用，主要是題干信息的理解分析，化學(xué)方程式書寫和含量計(jì)算是解題關(guān)鍵，題目難度中等．