Question

工業(yè)上利用磷灰石制取磷酸并聯(lián)產(chǎn)水泥和磷酸二氫鈉．已知磷灰石的主要成分是Ca₃（PO₄）₂，具體生產(chǎn)流程如下：

（1）粉碎磷灰石的目的是

 

；磷酸的制備利用了濃硫酸的

 

性．
（2）步驟b的操作為

 

．
（3）已知2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-l96.6kJ?mol^-1，釩觸媒（V₂O₅）是催化劑，在催化氧化的過程中產(chǎn)生了一連串的中間體（如圖1）．其中b、c兩步的化學方程式可表示為：b

 

，c

 

．向容積為10L的密閉容器中充入2.0mol SO₂和1.0mol O₂，達到平衡后放出的熱量為157.28kJ，該反應的平衡常數(shù)為

 

 （mol?L^-1）^-1．

（4）磷酸（H₃PO₄）在水溶液中各種存在形式物質(zhì)的量分數(shù)隨pH的變化曲線如圖2：
工業(yè)生產(chǎn)中為獲取盡可能純凈的NaH₂PO₄，可采取的措施為

 

．向某磷酸鹽溶液中滴入稀鹽酸，pH從10降低到5的過程中發(fā)生的主要反應的離子方程為

 

．0.1mol?L^-1的Na₃PO₄溶液，調(diào)節(jié)pH約為12.5，溶液中陰離子濃度由大到小的順序為

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）固體的顆粒越小，接觸面積越大，反應速率越大；濃硫酸與Ca₃（PO₄）₂反應是強酸制較弱的酸；
（2）步驟b為從溶液中提取溶質(zhì)晶體的操作；
（3）b步是VO₂、O₂與SO₂反應生成VOSO₄；c步是VOSO₄和O₂反應生成V₂O₅和SO₃，結(jié)合原子守恒分析；根據(jù)反應方程的熱量求出反應的二氧化硫的物質(zhì)的量，然后求出平衡時各物質(zhì)的濃度，再求出平衡常數(shù)；
（4）根據(jù)圖象可知溶液的pH在4～5之間時溶液中主要以H₂PO₄^-的形式存在；向某磷酸鹽溶液中滴入稀鹽酸，pH從10降低到5的過程中HPO₄^2-轉(zhuǎn)化為H₂PO₄^-；0.1mol?L^-1的Na₃PO₄溶液，調(diào)節(jié)pH約為12.5，主要以PO₄^3-形式存在，發(fā)生第一步水解生成HPO₄^2-，發(fā)生第二步水解生成H₂PO₄^-，溶液顯堿性；

解答： 解：（1）固體的顆粒越小，接觸面積越大，反應速率越大，所以粉碎磷灰石的目的是增大接觸面積，加快反應速率；濃硫酸與Ca₃（PO₄）₂反應生成磷酸，是強酸制較弱的酸的原理，所以利用的硫酸的強酸性；
故答案為：增大接觸面積，加快反應速率；強酸；
（2）步驟b為從溶液中提取溶質(zhì)晶體的操作，則操作步驟為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；
（3）b步是VO₂、O₂與SO₂反應生成VOSO₄，則反應方程式為：2VO₂+O₂+2SO₂=2VOSO₄；c步是VOSO₄和O₂反應生成V₂O₅和SO₃，則反應的方程式為：4VOSO₄+O₂=2V₂O₅+4SO₃；已知2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-l96.6kJ?mol^-1，向容積為10L的密閉容器中充入2.0mol SO₂和1.0mol O₂，達到平衡后放出的熱量為157.28kJ，則反應的二氧化硫為n=

157.28kJ×2mol

196.6kJ

=1.6mol，
             2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃ 
開始（mol）：2        1         0
轉(zhuǎn)化（mol）：1.6       0.8       1.6
平衡（mol）：0.4       0.2       1.6
則平衡時c（SO₂）=0.04mol/L，c（O₂）=0.02mol/L，c（SO₆）=0.16mol/L，
則K=

0.162

0.042×0.02

=800；
故答案為：2VO₂+O₂+2SO₂=2VOSO₄；4VOSO₄+O₂=2V₂O₅+4SO₃；800；
（4）根據(jù)圖象可知溶液的pH在4～5之間時溶液中主要以H₂PO₄^-的形式存在，所以工業(yè)生產(chǎn)中為獲取盡可能純凈的NaH₂PO₄，可采取的措施為控制后溶液的pH在4～5之間；向某磷酸鹽溶液中滴入稀鹽酸，pH從10降低到5的過程中HPO₄^2-轉(zhuǎn)化為H₂PO₄^-，則發(fā)生的離子方程式為：HPO₄^2-+H⁺=H₂PO₄^-；0.1mol?L^-1的Na₃PO₄溶液，調(diào)節(jié)pH約為12.5，主要以PO₄^3-形式存在，PO₄^3-發(fā)生第一步水解生成HPO₄^2-，發(fā)生第二步水解生成H₂PO₄^-，第一步水解程度大于第二步，則C（HPO₄^2-）＞c（H₂PO₄^-），所以溶液中陰離子濃度由大到小的順序為c（PO₄^3-）＞（OH^-）＞C（HPO₄^2-）＞c（H₂PO₄^-）；
故答案為：控制后溶液的pH在4～5之間；HPO₄^2-+H⁺=H₂PO₄^-；c（PO₄^3-）＞（OH^-）＞C（HPO₄^2-）＞c（H₂PO₄^-）．

點評：本題考查了物質(zhì)的制備、基本實驗操作、鹽類水解原理的應用、化學平衡的有關(guān)計算等，題目難度中等，注意把握利用三段式法計算平衡常數(shù)．