Question

11．工业磷酸一铵（ NH₄ H₂PO₄）是一种很好的阻燃、灭火剂，广泛用于木材、纸张、织物的阻燃，纤维加工和染料工业的分散剂等．如图是实验室用磷矿石（主要成分Ca₅F（ PO₄）及禽SO₄的废气，模拟 工业湿法制备磷酸并用于制备干燥磷酸一铵的工艺流程：

已知：磷酸二氢盐的溶解性类似于硝酸盐，磷酸一氢盐和磷酸正盐的溶解性类似于碳酸盐．
（1）将下列物质加入气体Y的水溶液中，不能发生反应的是B（填编号）．
A．SiO₂   B．稀盐酸    C．NaOH溶液    D．Na₂ SiO₃溶液
（2）写出溶液x中发生的主要反应的化学方程式是2Ca（H₂PO₄）₂+2SO₂+O₂+6H₂O=4H₃PO₄+2CaSO₄•2H₂O
（3）操作l用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯
（4）系列操作为：蒸发浓缩、冷却结晶 过滤、干燥
（5）通人NH₃时，要控制到合适的pH，理由是若NH₃少，则产率低；若NH₃多，则易生成（NH₄）₂HPO₄或（NH₄）₃PO₄
（6）为测量产品中磷酸一铵的纯度，进行下列实验：称取6.0g样品，将样品用足量的水溶解后，滴加过量的Ba（OH）₂溶液（假设其它杂质不与Ba（OH）₂反应）；过滤、洗涤、干燥，称量固体的质量为15.0g．试计算样品的纯度（计算结果保留一位小数）．

Answer 1

分析 （1）根据磷矿石的主要成分Ca₅F（ PO₄）₃知Y是HF，其水溶液可与SiO₂反应生成SiF₄和H₂O，与氢氧化钠发生中和反应，与Na₂SiO₃反应生成H₂SiO₃，进而生成SiF₄和H₂O，与盐酸不反应；
（2）根据磷酸二氢盐的溶解性类似于硝酸盐知溶液X含Ca（H₂PO₄）₂，溶液x中发生的反应可以认为是SO₂、O₂和H₂O反应生成硫酸，而后硫酸与Ca（H₂PO₄）₂反应生成石膏和H₃PO₄（乙），乙与氨气反应生成NH₄ H₂ PO₄；
（3）操作1是过滤，结合过滤操作和步骤分析需要的仪器；
（4）蒸发浓缩与过滤之间的操作是冷却结晶，过滤后是洗涤、干燥；
（5）若NH₃少，则产率低；若NH₃多，则易生成（NH₄）₂HPO₄或（NH₄）₃PO₄，故需控制合适的pH；
（6）依据反应的定量关系计算 2NH₄H₂PO₄～Ba₃（PO₄）₂；

解答 解：（1）根据磷矿石的主要成分Ca₅F（ PO₄）₃知Y是HF，
A、HF其水溶液可与SiO₂反应生成SiF₄和H₂O，故A不选；
B、与盐酸不反应，故B选；
C、与氢氧化钠发生中和反应，故C不选；
D、与Na₂SiO₃反应生成H₂SiO₃，进而生成SiF₄和H₂O，故D不选，
故答案为：B；
（2）根据磷酸二氢盐的溶解性类似于硝酸盐知溶液X含Ca（H₂PO₄）₂，溶液x中发生的反应可以认为是SO₂、O₂和H₂O反应生成硫酸，而后硫酸与Ca（H₂PO₄）₂反应生成石膏和H₃PO₄（乙），乙与氨气反应生成NH₄ H₂ PO₄，反应的化学方程式是2Ca（H₂PO₄）₂+2SO₂+O₂+6H₂O=4H₃PO₄+2CaSO₄•2H₂O，
故答案为：2Ca（H₂PO₄）₂+2SO₂+O₂+6H₂O=4H₃PO₄+2CaSO₄•2H₂O；
（3）操作1是过滤，用到漏斗、玻璃棒、烧杯，故答案为：漏斗、玻璃棒、烧杯；
（4）系列操作为：蒸发浓缩与过滤之间的操作是冷却结晶，过滤后是洗涤、干燥，
故答案为：冷却结晶，干燥；
（5）通人NH₃时，要控制到合适的pH，理由是，若NH₃少，则产率低；若NH₃多，则易生成（NH₄）₂HPO₄或（NH₄）₃PO₄，故需控制合适的pH，
故答案为：若NH₃少，则产率低；若NH₃多，则易生成（NH₄）₂HPO₄或（NH₄）₃PO₄；
（6）结合磷酸根守恒得到计算关系，设磷酸一氨质量为X
 2NH₄H₂PO₄～Ba₃（PO₄）₂ 
230            601

X             15.0g
得到X=5.7g
样品的纯度=$\frac{5.7g}{6.0g}$×100%=95.0%，
故答案为：95.0%；

点评 本题是工艺流程题，考查反应方程式的书写、实验基本操作、条件控制、纯度计算等，掌握基础是关键，题目难度中等．