Question

【題目】氯化磷酸三鈉具有良好的滅菌、消毒、漂白作用。濕法磷酸由硫酸分解磷礦石得到，其中含Fe3+、Al3+等雜質。以濕法磷酸為原料制取氯化磷酸三鈉的工藝流程如下：

已知：a．溫度高時，NaClO易分解。

b．常溫下，磷酸的物種分布分數與pH的關系如下圖所示：

回答下列問題：

(1)硫酸分解Ca5(PO4)3F時產生的有毒氣體主要是________________(填化學式)。

(2)反應Ⅰ中磷酸轉化為鈉鹽，其鈉鹽再與Fe3+、Al3+作用形成沉淀。

①反應Ⅰ中發生多個反應，其中磷酸轉化為Na2HPO4的主要離子方程式為___________，常溫下應控制pH約為_____________________________。

②常溫下，HPO+Fe3+FePO4+H+的lgK為_________。

(3)反應Ⅱ中不用Na2CO3溶液的原因是____________________________________________；

(4)反應Ⅲ的化學方程式為____________________________________________；

反應Ⅳ中兩種溶液混合后需快速冷卻，其目的是____________________________；

“母液”中的溶質有NaClO、_____________________(填2種)。

Answer 1

【答案】HF 10 9.53 Na2CO3溶液的pH難以達到14，不能將Na2HPO4全部轉化為Na3PO4，還會引入Na2CO3雜質 減少次氯酸鈉分解 NaCl、Na3PO4

【解析】

首先利用硫酸分解磷礦石[Ca5(PO4)3F]得到濕法磷酸，其中含Fe3+、Al3+，加入碳酸鈉溶液和磷酸反應，反應Ⅰ中磷酸轉化為鈉鹽，其鈉鹽再與Fe3+、Al3+作用形成沉淀，過濾得到FePO4和AlPO4沉淀，濾液中主要含Na2HPO4；向濾液中加入NaOH溶液，得到Na3PO4；然后加入NaOH和足量氯氣反應后的溶液(主要含NaCl和NaClO)，由于氯化磷酸三鈉溶解度較小，所以會析出氯化磷酸三鈉晶體，得到的母液主要含NaCl、NaClO、Na3PO4等。

(1)硫酸分解Ca5(PO4)3F可以得到釋放磷酸，該反應應為復分解反應，根據元素守恒，再結合HF為弱酸，可知產生的有毒氣體主要是HF；

(2)①碳酸的酸性弱于磷酸，所以加入碳酸鈉轉化為Na2HPO4的主要離子方程式為；據圖可知pH約為10時，溶液中的P元素主要以的形成存在；

②常溫下，HPO+Fe3+FePO4+H+的K==，所以lgK=lgKa3-lgKsp[FePO4]，據圖可知當c()=c(PO)時溶液pH=12.36，而Ka3=，所以lgKa3=-12.36，所以lgK=-12.36-(-21.89)=9.53；

(3)據圖可知當pH=14左右時磷元素主要以PO的形式存在，Na2CO3溶液的pH難以達到14，不能將Na2HPO4全部轉化為Na3PO4，還會引入Na2CO3雜質；

(4)反應III為氯氣和NaOH溶液的反應，生成氯化鈉和次氯酸鈉，方程式為；NaClO受熱易分解，冷卻混合液可以減少次氯酸鈉的分解；“母液”中的溶質有NaClO、NaCl、Na3PO4。