Question

【题目】磷酸二氢钾(KH2PO4)在工业、农业、医药及食品等行业均有广泛的应用。利用氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12)制备磷酸二氢钾的工艺流程如图所示(部分流程步骤已省略)：

其中，萃取是因为KCl和H3PO4产生的HCl易溶于有机萃取剂。请回答下列问题：

(1)氟磷灰石(Ca5P3FO12)中磷元素的化合价是____。

(2)用化学反应原理解释KCl和H3PO4生成KH2PO4的原因： ________。

(3)沸腾槽不能采用陶瓷材质的原因是_______(用化学方程式表示)。

(4)在得到N的流程中“……”的操作步骤是______、洗涤、干燥。

(5)在萃取过程中，影响萃取率的因素复杂，下图是投料比对萃取率的影响曲线，在实际操作中，应选择投料比的范围是___(填序号)。

A．0.2～0.4 B．0.4～0.6 C．0.6～0.8 D．0.8～1.0 E．1.0～1.2

(6)电解法制备KH2PO4是用石墨作电极，将电解槽分为a区和b区，中间用阳离子交换膜隔离，a区为3 mol·L－1 H3PO4，b区为3 mol·L－1 KCl。阳极区为____(填“a”或“b”)区，其电极反应式是________。

Answer 1

【答案】＋5 该反应是KCl＋H3PO4KH2PO4＋HCl，加入有机萃取剂后，HCl被萃取到有机层中，水溶液中c(HCl)减小，使得平衡向生成KH2PO4的方向移动 4HF＋SiO2=2H2O＋SiF4 (减压)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 E b 2Cl－－2e－=Cl2↑

【解析】

(1)氟磷灰石(Ca5P3FO12)中Ca、F、O的化合价分别为+2、-1、-2，依据化合物中各元素化合价为0的原则，磷元素的化合价是＋5。

(2)依据复分解反应发生的条件，KCl和H3PO4不能发生反应，现在反应能发生，说明生成物中至少有一种物质的浓度减少，据反应的实际情况，只能是萃取剂所起的作用。从而得出生成KH2PO4的原因：该反应是KCl＋H3PO4KH2PO4＋HCl，加入有机萃取剂后，HCl被萃取到有机层中，水溶液中c(HCl)减小，使得平衡向生成KH2PO4的方向移动。

(3)沸腾槽不能采用陶瓷材质的原因是4HF＋SiO2=2H2O＋SiF4。

(4)在得到N的流程中“……”的操作步骤，也就是从溶液中获得溶质的方法，(减压)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。

(5)在萃取过程中，影响萃取率的因素复杂，在实际操作中，选择投料比时，以转化率高为佳，故的范围是1.0～1.2。答案为：E

(6)电解法制备KH2PO4是用石墨作电极，将电解槽分为a区和b区，中间用阳离子交换膜隔离，a区为3 mol·L－1 H3PO4，b区为3 mol·L－1 KCl。因为H3PO4应得电子，生成H2和H2PO4-，所以H3PO4应在阴极区，从而得出KCl在阳极区。阳极区为b区。其电极反应式是2Cl－－2e－=Cl2↑。