Question

【題目】磷酸鋁(AlPO4)是一種用途廣泛的材料，可在玻璃生產過程中充當助熔劑，作陶瓷或牙齒的黏合劑等。以磷硅渣[主要成分為Ca3(PO4)2、Al2O3、SiO2和V2O5等]為原料制備磷酸鋁的工藝流程如圖所示：

請回答下列問題：

（1）浸渣中含有SiO2，試寫出SiO2的一種重要用途__；酸浸中磷元素主要轉化為H3PO4，該反應的化學方程式為__。

（2）生石灰除了調節pH外，另一作用是__。

（3）濾液中釩元素以V3O93-形式存在，V3O93-易水解為[VO3(OH)]2-，該水解反應的離子方程式為__。

（4）堿浸時，粗磷酸鋁轉化為可溶性溶質，則可溶性溶質分別是__(填化學式)。

（5）實驗測得pH、反應溫度與時間對堿浸時固相中P、Al含量w%的影響如圖所示：

則最優反應條件是__。

（6）在物質的量濃度分別為0.01mol·L-1的CaCl2和AlCl3的混合溶液中加入等體積的Na3PO4溶液，若A13+恰好沉淀完全，即溶液中c(A13+)=1.0×10-5mol·L-1，此時AlPO4沉淀中__（填“是”或“否”）混有Ca3(PO4)2。[已知AlPO4、Ca3(PO4)2的Ksp分別為6.3×10-19、2.0×10-29]

Answer 1

【答案】制備光導纖維 Ca3(PO4)2+3H2SO4＝3CaSO4+2H3PO4 除去過量的硫酸根離子 V3O93﹣+3H2O3[VO3(OH)]2﹣+3H+ NaAlO2、Na3PO4 pH＝12、溫度為80℃、時間為1h 否

【解析】

磷硅渣的主要成分為Ca3(PO4)2、Al2O3、SiO2 和V2O5 等，加濃硫酸分離出濾渣為SiO2、CaSO4，酸浸液中加CaO可調節pH且除去過量硫酸根離子，濾渣1為CaSO4，濾液中釩元素以V3O93﹣形式存在，加NaOH分離出Na2[VO3(OH)]，再加NaOH時粗磷酸鋁溶解生成可溶性溶質為NaAlO2、Na3PO4，由圖可知，pH＝12、溫度為80℃、時間為1h時堿浸時固相中P、Al 含量w%小，為最優反應條件，然后過濾分離出AlPO4，以此來解答。

(1)浸渣中含有SiO2，SiO2的重要用途為制備光導纖維、玻璃或水泥、硅等；酸浸中磷元素主要轉化為H3PO4，該反應的化學方程式為Ca3(PO4)2+3H2SO4＝3CaSO4+2H3PO4；

(2)生石灰除了調節pH 外，另一作用是除去過量的硫酸根離子；

(3)濾液中釩元素以V3O93﹣形式存在，V3O93﹣易水解為[VO3(OH)]2﹣，該水解反應的離子方程式為V3O93﹣+3H2O3[VO3(OH)]2﹣+3H+；

(4)堿浸時，粗磷酸鋁轉化為可溶性溶質，則可溶性溶質分別是NaAlO2、Na3PO4；

(5)由圖可知，pH＝12、溫度為80℃、時間為1h時堿浸時固相中P、Al 含量w%小，為最優反應條件；

(6)物質的量濃度分別為0.01 molL﹣1的CaCl2和AlCl3的混合溶液中加入等體積的Na3PO4 溶液，c(Ca2+)＝0.01mol/L×＝0.005mol/L，c(Al3+)＝1.0×10﹣5 molL﹣1，此時c(PO43﹣)＝＝6.3×10﹣14mol∥L，Qc[Ca3(PO4)2]＝(0.005)3×(6.3×10﹣14)2＝7.9×10﹣35＜Ksp＝2.0×10﹣29，沒有Ca3(PO4)2沉淀。