Question

【题目】磷酸二氢钾(KH2PO4)是一种重要的化工产品，工业上常用作缓冲剂和培养剂，农业上常用作 复合肥料。以氟磷灰石［主要成分为Ca5F(PO4)3,还含有少量的Fe2O3、A12O3等杂质］为原料制备KH2PO4 晶体的一种流程如下：

回答下列问题：

(1)“酸浸”过程中生成磷酸的化学方程式为________，若用盐酸代替硫酸，磷酸的产率会明显提高，原因是___，该过程所用的仪器不能釆用二氧化硅陶瓷材料，其主要原因是_____________(用化学方程式表示)。

(2)己知物质A为CaCO3,其作用是调节溶液pH,则“废渣I”的主要成分为__________。

(3) “反应II ”的化学方程式为 _______。

(4)将获得的KH2PO4晶体进行进一步提纯的方法名称为____。

(5)若用1000kg质量分数为50.4%的氟磷灰石来制取磷酸二氢钾晶体，其产率为80%,则生产出的磷酸二氢钾晶体的质量为 _____kg. 已知摩尔质量 M（Ca5F(PO4)3）=504g/mol,M(KH2PO4)=136 g/mol。

Answer 1

【答案】Ca5F(PO4)3+5H2SO45CaSO4 ↓ +HF ↑ +3H3PO4 生成的硫酸钙会附着在磷灰石的表面，阻止反应进一步进行 SiO2+4HF═SiF4↑ +2H2O Fe(OH)3、Al(OH)3 K2SO4+Ca(H2PO4)2═2KH2PO4+CaSO4↓ 重结晶 326.4

【解析】

氟磷灰石主要成分为Ca5F(PO4)3，还含有少量的Fe2O3、A12O3等杂质，将氟磷灰石经粉碎后加入浓硫酸，可得到HF气体，过滤得到硫酸钙晶体，滤液中含有磷酸和硫酸铁、硫酸铝，滤液中加入碳酸钙，调节溶液pH，使溶液中的Fe3+、Al3+转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而过滤除去，滤液II中加入K2SO4，进一步除去溶液中的Ca2+，过滤除去CaSO4，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶可得到KH2PO4，以此解答该题。

(1)“酸浸”过程中浓硫酸溶解Ca5F(PO4)3，生成磷酸的同时有硫酸钙、HF，则发生反应的化学方程式为Ca5F(PO4)3+5H2SO45CaSO4 ↓ +HF ↑ +3H3PO4；因硫酸钙微溶于水，附着在磷灰石的表面，阻止反应进一步进行，因此用盐酸代替硫酸，可明显提高磷酸的产率；该过程生成的HF能腐蚀玻璃，发生反应的化学方程式为SiO2+4HF═SiF4↑ +2H2O，则所用的仪器不能釆用二氧化硅陶瓷材料；

(2)物质A为CaCO3，其作用是调节溶液pH，促进溶液中Fe3+、Al3+完全水解转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，则过滤得到的“废渣I”的主要成分为Fe(OH)3、Al(OH)3；

(3) “反应II”是滤液中加入K2SO4，和Ca(H2PO4)2发生复分解反应生成KH2PO4和CaSO4，发生反应的化学方程式为K2SO4+Ca(H2PO4)2═2KH2PO4+CaSO4↓；

(4)将溶液中获得的KH2PO4晶体进一步提纯，可根据溶解度随温度的变化不同，选择重结晶操作；

(5)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%，Ca5P3FO12反应的质量为1000kg×50.4%×80%=403.2kg，物质的量为=800mol，则理论上可生产KH2PO4的质量为800mol×136g/mol×3=326400g=326.4kg。