Question

【題目】磷礦石的主要成分是Ca5F(PO4)3，并含有少量MgO、Fe2O3等雜質。工業(yè)上以磷礦石為原料制備H3PO4，一種生產流程如下：

已知：Ca5F(PO4)3 + 7H3PO4→5Ca(H2PO4)2 + HF

38、寫出有關操作的名稱：Ⅰ___________、Ⅲ_________。工藝流程中設計操作Ⅱ與Ⅲ的目的是__________________________________。

39、若在實驗室里采用此種方法溶解磷礦石，請寫出必須的實驗注意事項，并說明理由：_____________。

40、磷礦石也可直接用硫酸溶解，兩種工藝相比，該工藝的優(yōu)點是____________________。

41、測定產品磷酸的濃度可采用滴定法。準確量取10.00 mL磷酸產品（密度為1.526g/cm3）溶于水配成1L溶液；取稀釋后的溶液20.00mL，以甲基橙為指示劑，用0.103 mol/L標準NaOH溶液滴定；當觀察到溶液恰好變色，且在半分鐘內不變色，即為滴定終點（生成NaH2PO4），消耗標準溶液20.16 mL。

該實驗過程中需要的定量儀器有______________________________（寫名稱）。

42、若理論上滴定應耗用標準溶液20.20 mL，則相對誤差為______________（按近似計算法則）。該產品中磷酸的質量分數為_____________（保留3位小數）。

Answer 1

【答案】過濾 萃取 除去磷酸粗品中的雜質Mg2+、Fe3+等 不能使用玻璃器皿，因為HF會腐蝕玻璃。或要在密閉系統(tǒng)中進行，因為HF有劇毒 避免生成的石膏沉積在磷礦石表面，阻礙反應順利進行 滴定管 1000 mL容量瓶 -0.2% 0.667

【解析】

磷礦石的主要成分是Ca5F（PO4）3，并含有少量MgO、Fe2O3等雜質，磷礦石加入稀磷酸溶解生成磷酸二氫鈣和氟化氫，加入硫酸沉淀除除氟，過濾得到徹底石膏，濾液為磷酸粗品，磷酸粗品中含有H+、Ca2+、Mg2+、Fe3+離子，加入萃取劑萃取，分液后再加入水反萃取，用來除去磷酸粗品中的雜質Mg2+、Fe3+等，得到溶液濃縮得到較純凈的磷酸；

（1）操作Ⅰ通過過濾分離出石膏，根據圖示，磷酸粗品中含有H+、Ca2+、Mg2+、Fe3+離子，操作Ⅱ、Ⅲ是萃取和反萃取，用來除去磷酸粗品中的雜質Mg2+、Fe3+等；

（2）HF具有腐蝕性，能夠腐蝕玻璃，不能使用玻璃儀器溶解磷礦石；

（3）直接用硫酸溶解磷礦石，生成的石膏會沉積在磷礦石表面；

（3）根據萃取操作用到的儀器完成；根據萃取操作中對萃取劑要求分析；

（4）定量儀器是準確量取溶液的滴定管，配制1L溶液的容量瓶；

（5）相對誤差= ×100%，根據生成產物NaH2PO4和氫氧化鈉的關系式及滴定數據，計算出磷酸產品的質量分數。

38.操作Ⅰ通過過濾分離出石膏，根據圖示，磷酸粗品中含有H+、Ca2+、Mg2+、Fe3+離子，操作Ⅱ、Ⅲ是萃取和反萃取，萃取時，必須滿足萃取劑與水互不相溶、萃取的物質在水中的溶解度較小，工藝流程中設計操作Ⅱ與Ⅲ的目的是用來除去磷酸粗品中的雜質Mg2+、Fe3+等；

故答案為：過濾；萃取；除去磷酸粗品中的雜質Mg2+、Fe3+等；
39.若在實驗室里采用此種方法溶解磷礦石，由于HF具有腐蝕性，能夠腐蝕玻璃，所以不能使用玻璃儀器，或要在密閉系統(tǒng)中進行，因為HF有劇毒；

故答案為：不能使用玻璃器皿，因為HF會腐蝕玻璃或要在密閉系統(tǒng)中進行，因為HF有劇毒；

40.如果直接用硫酸溶解磷礦石，生成的石膏會沉積在磷礦石表面，該工藝避免了生成的石膏沉積在磷礦石表面；

故答案為：避免生成的石膏沉積在磷礦石表面；

41.準確量取10.00mL磷酸產品（密度為1.526g/cm3）溶于水配成1L溶液；取稀釋后的溶液20.00mL，以甲基橙為指示劑，用0.103mol/L標準NaOH溶液滴定，該實驗過程中需要的定量儀器有準確量取溶液的滴定管，配制溶液所需的1000mL的容量瓶；

故答案為：滴定管、1000mL容量瓶；

42.相對誤差=×100%=×100%=-0.2%；磷酸產品的質量是：10.00mL×1.526g/cm3=15.26g，1L磷酸產品配成的溶液消耗0.103mol/L標準NaOH溶液的體積為：20.16mL×=1.008L，磷酸與氫氧化鈉反應的關系式為：H3PO4～NaH2PO4～NaOH，n（H3PO4）=n（NaOH）=0.103mol/L×1.008L≈0.1040mol，所以該磷酸產品的質量分數為：×100%≈66.7%；

故答案為：-0.2%；66.7%。