据报道,**二*钾(KH2PO4)大晶体已应用于我国研制的巨型激光器“神光二号”中。利用**灰石(化学式为Ca...
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据报道,**二*钾(KH2PO4)大晶体已应用于我国研制的巨型激光器“神光二号”中。利用**灰石(化学式为Ca5P3FO12)制备**二*钾的工艺流程如下图所示(部分流程步骤已省略):
已知萃取的主要反应原理:KCl+H3PO4KH2PO4+HCl;其中,反应产生的HCl易溶于有机萃取剂。
请回答下列问题:
(1)流程中将**灰石粉碎的目的是__________________________________。
(2)不能使用二氧化硅陶瓷材质的沸腾槽的主要原因是____________(用化学方程式表示)。
(3)副产品N的化学式是____________;在得到KH2PO4晶体的一系列*作Ⅲ,其主要包括____________、过滤、洗涤、干燥等。
(4)若用1000kg质量分数为50.4%的**灰石(化学式为Ca5P3FO12,摩尔质量为504g/mol)来制取**二*钾晶体,其产率为80%,则理论上可生产KH2PO4(摩尔质量为136g/mol)的质量为_______kg。
(5)电解法制备KH2PO4的装置如图所示.该电解装置中,a 区属于_______区(填“阳极”或“*极”),*极区的电极反应式是________________。
(6)工业上还可以用**灰石与焦炭、石英砂混合,在电炉中加热到1500℃生成白*,同时逸出SiF4和CO,该反应的化学方程式为________________________________________。
【回答】
增大**灰石与稀硫*反应的接触面积,加快化学反应速率 4HF+SiO2═SiF4↑+2H2O NH4Cl 蒸发浓缩、冷却结晶 326.4kg *极 2H++2e-=H2↑ 4Ca5P3FO12+21SiO2+30C20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑
【解析】
**灰石(化学式为Ca5P3FO12)粉碎后加入浓硫*,反应生成***、硫*钙、**等,加入*化钾后用有机萃取剂,KCl+H3PO4KH2PO4+HCl,反应产生的HCl易溶于有机萃取剂,有机相中含有*化*,加入氨水反应生成*化铵,因此副产品主要为*化铵,水相中含有KH2PO4,经过一系列*作得到KH2PO4晶体。
【详解】
(1)流程中将**灰石粉碎,可以增大**灰石与稀硫*反应的接触面积,加快化学反应速率,故*为增大**灰石与稀硫*反应的接触面积,加快化学反应速率;
(2)根据流程图,反应中生成了***,***能够与二氧化硅反应,因此不能使用二氧化硅陶瓷材质的沸腾槽,故*为4HF+SiO2═SiF4↑+2H2O;
(3)根据上述分析,副产品N的化学式为NH4Cl;在得到KH2PO4晶体的一系列*作Ⅲ为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等,故*为NH4Cl;蒸发浓缩、冷却结晶;
(4)1000kg质量分数为50.4%的**灰石(化学式为Ca5P3FO12)中含有Ca5P3FO12的质量为504kg,根据P元素守恒,理论上可生产KH2PO4的质量为504kg×80%×÷=326.4 kg,故*为326.4 kg;
(5)根据图示,应该在a区生成KH2PO4,则钾离子由b区移向a区,则a 区属于*极区;*极上*离子放电生成*气,电极反应式为2H++2e-=H2↑,故*为*极;2H++2e-=H2↑;
(6)用**灰石与焦炭、石英砂混合,在电炉中加热到1500℃生成白*,同时逸出SiF4和CO,反应的化学方程式为4Ca5P3FO12 +21SiO2+30C20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑,故*为4Ca5P3FO12 +21SiO2+30C20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑。
知识点:氧化还原反应方程式的配平
题型:实验,探究题
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