Question

11．工業磷酸一銨（ NH₄ H₂PO₄）是一種很好的阻燃、滅火劑，廣泛用于木材、紙張、織物的阻燃，纖維加工和染料工業的分散劑等．如圖是實驗室用磷礦石（主要成分Ca₅F（ PO₄）及禽SO₄的廢氣，模擬 工業濕法制備磷酸并用于制備干燥磷酸一銨的工藝流程：

已知：磷酸二氫鹽的溶解性類似于硝酸鹽，磷酸一氫鹽和磷酸正鹽的溶解性類似于碳酸鹽．
（1）將下列物質加入氣體Y的水溶液中，不能發生反應的是B（填編號）．
A．SiO₂   B．稀鹽酸    C．NaOH溶液    D．Na₂ SiO₃溶液
（2）寫出溶液x中發生的主要反應的化學方程式是2Ca（H₂PO₄）₂+2SO₂+O₂+6H₂O=4H₃PO₄+2CaSO₄•2H₂O
（3）操作l用到的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯
（4）系列操作為：蒸發濃縮、冷卻結晶 過濾、干燥
（5）通人NH₃時，要控制到合適的pH，理由是若NH₃少，則產率低；若NH₃多，則易生成（NH₄）₂HPO₄或（NH₄）₃PO₄
（6）為測量產品中磷酸一銨的純度，進行下列實驗：稱取6.0g樣品，將樣品用足量的水溶解后，滴加過量的Ba（OH）₂溶液（假設其它雜質不與Ba（OH）₂反應）；過濾、洗滌、干燥，稱量固體的質量為15.0g．試計算樣品的純度（計算結果保留一位小數）．

Answer 1

分析 （1）根據磷礦石的主要成分Ca₅F（ PO₄）₃知Y是HF，其水溶液可與SiO₂反應生成SiF₄和H₂O，與氫氧化鈉發生中和反應，與Na₂SiO₃反應生成H₂SiO₃，進而生成SiF₄和H₂O，與鹽酸不反應；
（2）根據磷酸二氫鹽的溶解性類似于硝酸鹽知溶液X含Ca（H₂PO₄）₂，溶液x中發生的反應可以認為是SO₂、O₂和H₂O反應生成硫酸，而后硫酸與Ca（H₂PO₄）₂反應生成石膏和H₃PO₄（乙），乙與氨氣反應生成NH₄ H₂ PO₄；
（3）操作1是過濾，結合過濾操作和步驟分析需要的儀器；
（4）蒸發濃縮與過濾之間的操作是冷卻結晶，過濾后是洗滌、干燥；
（5）若NH₃少，則產率低；若NH₃多，則易生成（NH₄）₂HPO₄或（NH₄）₃PO₄，故需控制合適的pH；
（6）依據反應的定量關系計算 2NH₄H₂PO₄～Ba₃（PO₄）₂；

解答 解：（1）根據磷礦石的主要成分Ca₅F（ PO₄）₃知Y是HF，
A、HF其水溶液可與SiO₂反應生成SiF₄和H₂O，故A不選；
B、與鹽酸不反應，故B選；
C、與氫氧化鈉發生中和反應，故C不選；
D、與Na₂SiO₃反應生成H₂SiO₃，進而生成SiF₄和H₂O，故D不選，
故答案為：B；
（2）根據磷酸二氫鹽的溶解性類似于硝酸鹽知溶液X含Ca（H₂PO₄）₂，溶液x中發生的反應可以認為是SO₂、O₂和H₂O反應生成硫酸，而后硫酸與Ca（H₂PO₄）₂反應生成石膏和H₃PO₄（乙），乙與氨氣反應生成NH₄ H₂ PO₄，反應的化學方程式是2Ca（H₂PO₄）₂+2SO₂+O₂+6H₂O=4H₃PO₄+2CaSO₄•2H₂O，
故答案為：2Ca（H₂PO₄）₂+2SO₂+O₂+6H₂O=4H₃PO₄+2CaSO₄•2H₂O；
（3）操作1是過濾，用到漏斗、玻璃棒、燒杯，故答案為：漏斗、玻璃棒、燒杯；
（4）系列操作為：蒸發濃縮與過濾之間的操作是冷卻結晶，過濾后是洗滌、干燥，
故答案為：冷卻結晶，干燥；
（5）通人NH₃時，要控制到合適的pH，理由是，若NH₃少，則產率低；若NH₃多，則易生成（NH₄）₂HPO₄或（NH₄）₃PO₄，故需控制合適的pH，
故答案為：若NH₃少，則產率低；若NH₃多，則易生成（NH₄）₂HPO₄或（NH₄）₃PO₄；
（6）結合磷酸根守恒得到計算關系，設磷酸一氨質量為X
 2NH₄H₂PO₄～Ba₃（PO₄）₂ 
230            601

X             15.0g
得到X=5.7g
樣品的純度=$\frac{5.7g}{6.0g}$×100%=95.0%，
故答案為：95.0%；

點評 本題是工藝流程題，考查反應方程式的書寫、實驗基本操作、條件控制、純度計算等，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．