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【题目】磷酸二氢钾(KH2PO4)在工业、农业、医药及食品等行业均有广泛的应用。利用氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12)制备磷酸二氢钾的工艺流程如图所示(部分流程步骤已省略):

其中,萃取是因为KClH3PO4产生的HCl易溶于有机萃取剂。请回答下列问题:

(1)氟磷灰石(Ca5P3FO12)中磷元素的化合价是____

(2)用化学反应原理解释KClH3PO4生成KH2PO4的原因: ________

(3)沸腾槽不能采用陶瓷材质的原因是_______(用化学方程式表示)。

(4)在得到N的流程中“……”的操作步骤是______、洗涤、干燥。

(5)在萃取过程中,影响萃取率的因素复杂,下图是投料比对萃取率的影响曲线,在实际操作中,应选择投料比的范围是___(填序号)。

A0.20.4 B0.40.6 C0.60.8 D0.81.0 E1.01.2

(6)电解法制备KH2PO4是用石墨作电极,将电解槽分为a区和b区,中间用阳离子交换膜隔离,a区为3 mol·L1 H3PO4b区为3 mol·L1 KCl。阳极区为____(填“a”或“b”)区,其电极反应式是________

【答案】5 该反应是KClH3PO4KH2PO4HCl,加入有机萃取剂后,HCl被萃取到有机层中,水溶液中c(HCl)减小,使得平衡向生成KH2PO4的方向移动 4HFSiO2=2H2OSiF4 (减压)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 E b 2Cl2e=Cl2

【解析】

(1)氟磷灰石(Ca5P3FO12)中CaFO的化合价分别为+2、-1、-2,依据化合物中各元素化合价为0的原则,磷元素的化合价是+5

(2)依据复分解反应发生的条件,KClH3PO4不能发生反应,现在反应能发生,说明生成物中至少有一种物质的浓度减少,据反应的实际情况,只能是萃取剂所起的作用。从而得出生成KH2PO4的原因:该反应是KClH3PO4KH2PO4HCl,加入有机萃取剂后,HCl被萃取到有机层中,水溶液中c(HCl)减小,使得平衡向生成KH2PO4的方向移动。

(3)沸腾槽不能采用陶瓷材质的原因是4HFSiO2=2H2OSiF4

(4)在得到N的流程中“……”的操作步骤,也就是从溶液中获得溶质的方法,(减压)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。

(5)在萃取过程中,影响萃取率的因素复杂,在实际操作中,选择投料比时,以转化率高为佳,故的范围是1.01.2。答案为:E

(6)电解法制备KH2PO4是用石墨作电极,将电解槽分为a区和b区,中间用阳离子交换膜隔离,a区为3 mol·L1 H3PO4b区为3 mol·L1 KCl。因为H3PO4应得电子,生成H2H2PO4-,所以H3PO4应在阴极区,从而得出KCl在阳极区。阳极区为b区。其电极反应式是2Cl2e=Cl2↑。

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A___B___C___D___E___F___

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A→E___

E→B___

F→C___

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Ⅰ.MnO2的氧化

Ⅱ.CO2的制取

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回答下列问题:

(1)实验前称取2.5g KClO35.2g KOH3.0g MnO2并充分混合。氯酸钾需过量,其原因是____________________________;熔融时除了需要酒精灯、三脚架、坩埚钳、细铁棒及铁坩埚外,还需要的硅酸盐质仪器有___________________

(2)为了体现“绿色化学”理念,某同学设计了如图所示的“K2MnO4歧化”实验装置。在大试管中装入块状CaCO3,并关闭K2,向长颈漏斗中加入一定量6mol·L1的盐酸;向三口烧瓶中加入K2MnO4溶液。

①实验时,不用装置(a)(启普发生器)制取CO2而用装置(b)制取,这是因为______

②为了充分利用CO2,实验开始时需关闭____________(填“K1”“K2”“K3”“K4”或“K5”,下同),其余均打开;待“气球1”中收集到足够多的CO2时,关闭______,其余均打开。

③三口烧瓶中物质发生反应生成KMnO4的同时还会生成MnO2K2CO3,该反应的离子方程式为______________________

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