Question

2．磷及部分重要化合物的相互轉化如圖所示．
（1）不慎將白磷沾到皮膚上，可用0.2mol/L CuSO₄溶液沖洗，根據步驟Ⅱ可判斷，1mol CuSO₄所能氧化的白磷的物質的量為0.05mol．
（2）步驟Ⅲ中，反應物的比例不同可獲得不同的產物，除Ca₃（PO₄）₂外可能的產物還有Ca （H₂PO₄）₂、CaHPO₄．

磷灰石是生產磷肥的原料，它的組成可以看作是Ca₃（PO₄）₂、CaF₂、CaSO₄、CaCO₃、SiO₂的混合物，部分元素的分析結果如下（各元素均以氧化物形式表示）：

成分	CaO	P2O5	SO3	CO2
質量分數（%）	47.30	28.40	3.50	6.10

（3）磷灰石中，碳元素的質量分數為1.66%%（保留兩位小數）．
（4）取100g磷灰石粉末，加入足量的濃硫酸，并加熱，鈣元素全部以CaSO₄的形式存在，可以得到CaSO₄114.87g（保留兩位小數）．
（5）取m g 磷灰石粉末，用50.00mL混酸溶液（磷酸為0.5mol/L、硫酸為0.1mol/L）與其反應，結果Ca、S、P元素全部以CaSO₄和Ca（H₂PO₄）₂的形式存在，求m的值．

Answer 1

分析 （1）依據氧化還原反應中銅元素、磷元素化合價變化計算；
（2）磷酸為三元酸與氫氧化鈣反應，依據磷酸與氫氧化鈣量不同，得到的產物可能是：Ca₃（PO₄）₂、CaHPO₄、Ca（H2PO₄）₂；
（3）磷灰石中碳元素的質量分數=二氧化碳質量分數×二氧化碳中碳元素質量分數；
（4）根據鈣元素守恒計算；
（5）用m表示出磷灰石中Ca、S、P元素物質的量，計算出磷酸中P元素物質的量、硫酸中S元素物質的量，結合化學式可知n（Ca）=n（S）+$\frac{1}{2}$n（P），據此列方程解答．

解答 解：（1）Cu元素的化合價由+2價降低到+1價，CuSO₄是氧化劑，P₄部分磷元素由0價降低到-3價，部分磷元素由0價升高到+5價，磷元素的化合價既升高又降低，所以P₄既是氧化劑又是還原劑，若有11molP₄參加反應，其中5mol的P₄做氧化劑，60mol硫酸銅做氧化劑，只有6mol的P₄做還原劑，則由電子守恒可知，有1 mol的CuSO₄參加反應，則被硫酸銅氧化的白磷分子的物質的量為n則：n×4（5-0）=1mol×（2-1），解得n=0.05mol；
故答案為：0.05mol
（2）磷酸為三元酸與氫氧化鈣反應，依據磷酸與氫氧化鈣量不同，得到的產物可能是：Ca₃（PO₄）₂、CaHPO₄、Ca（H₂PO₄）₂；
故答案為：CaHPO₄、Ca（H₂PO₄）₂；
（1）磷灰石中碳元素的質量分數=6.10%×$\frac{12}{44}$=1.66%，故答案為：1.66%；
（2）100g磷灰石粉末中Ca元素質量=100g×47.3%×$\frac{40}{56}$，鈣元素全部以CaSO₄的形式存在，根據Ca元素守恒可知，可以得到CaSO₄的質量=$\frac{100g×47.3%×\frac{40}{56}}{\frac{40}{136}}$=114.87g，
故答案為：114.87；
（3）mg磷灰石中Ca元素物質的量=mg×47.3%÷56g/mol=0.00845m mol，S元素物質的量=mg×3.5%÷80g/mol=0.00044m mol，P元素物質的量=mg×28.4%×$\frac{62}{142}$÷31g/mol=0.004m mol，
磷酸中P元素物質的量=0.05L×0.5mol/L=0.025mol，硫酸中S元素質量=0.05L×0.1mol/L=0.005mol，
由化學式可知，n（Ca）=n（S）+$\frac{1}{2}$n（P），故0.00845m=（0.00044m+0.005）+（0.004m+0.025）×$\frac{1}{2}$，
解得m=2.91，
答：m的值為2.91．

點評 本題考查質量分數計算、混合物計算等，利用守恒進行計算，關鍵明確Ca元素沒有全部利用，P元素全部利用，題目計算量很大，題目難度較大．