問題詳情:
據報道,**二*鉀(KH2PO4)大晶體已應用於我國研製的巨型激光器“神光二號”中。利用**灰石(化學式為Ca5P3FO12)製備**二*鉀的工藝流程如下圖所示(部分流程步驟已省略):
已知萃取的主要反應原理:KCl+H3PO4KH2PO4+HCl;其中,反應產生的HCl易溶於有機萃取劑。
請回答下列問題:
(1)流程中將**灰石粉碎的目的是__________________________________。
(2)不能使用二氧化硅陶瓷材質的沸騰槽的主要原因是____________(用化學方程式表示)。
(3)副產品N的化學式是____________;在得到KH2PO4晶體的一系列*作Ⅲ,其主要包括____________、過濾、洗滌、乾燥等。
(4)若用1000kg質量分數為50.4%的**灰石(化學式為Ca5P3FO12,摩爾質量為504g/mol)來製取**二*鉀晶體,其產率為80%,則理論上可生產KH2PO4(摩爾質量為136g/mol)的質量為_______kg。
(5)電解法制備KH2PO4的裝置如圖所示.該電解裝置中,a 區屬於_______區(填“陽極”或“*極”),*極區的電極反應式是________________。
(6)工業上還可以用**灰石與焦炭、石英砂混合,在電爐中加熱到1500℃生成白*,同時逸出SiF4和CO,該反應的化學方程式為________________________________________。
【回答】
增大**灰石與稀硫*反應的接觸面積,加快化學反應速率 4HF+SiO2═SiF4↑+2H2O NH4Cl 蒸發濃縮、冷卻結晶 326.4kg *極 2H++2e-=H2↑ 4Ca5P3FO12+21SiO2+30C20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑
【解析】
**灰石(化學式為Ca5P3FO12)粉碎後加入濃硫*,反應生成***、硫*鈣、**等,加入*化鉀後用有機萃取劑,KCl+H3PO4KH2PO4+HCl,反應產生的HCl易溶於有機萃取劑,有機相中含有*化*,加入氨水反應生成*化銨,因此副產品主要為*化銨,水相中含有KH2PO4,經過一系列*作得到KH2PO4晶體。
【詳解】
(1)流程中將**灰石粉碎,可以增大**灰石與稀硫*反應的接觸面積,加快化學反應速率,故*為增大**灰石與稀硫*反應的接觸面積,加快化學反應速率;
(2)根據流程圖,反應中生成了***,***能夠與二氧化硅反應,因此不能使用二氧化硅陶瓷材質的沸騰槽,故*為4HF+SiO2═SiF4↑+2H2O;
(3)根據上述分析,副產品N的化學式為NH4Cl;在得到KH2PO4晶體的一系列*作Ⅲ為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、乾燥等,故*為NH4Cl;蒸發濃縮、冷卻結晶;
(4)1000kg質量分數為50.4%的**灰石(化學式為Ca5P3FO12)中含有Ca5P3FO12的質量為504kg,根據P元素守恆,理論上可生產KH2PO4的質量為504kg×80%×÷=326.4 kg,故*為326.4 kg;
(5)根據圖示,應該在a區生成KH2PO4,則鉀離子由b區移向a區,則a 區屬於*極區;*極上*離子放電生成*氣,電極反應式為2H++2e-=H2↑,故*為*極;2H++2e-=H2↑;
(6)用**灰石與焦炭、石英砂混合,在電爐中加熱到1500℃生成白*,同時逸出SiF4和CO,反應的化學方程式為4Ca5P3FO12 +21SiO2+30C20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑,故*為4Ca5P3FO12 +21SiO2+30C20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑。
知識點:氧化還原反應方程式的配平
題型:實驗,探究題