Question

【題目】資源的高效利用對保護環境、促進經濟持續健康發展具有重要作用。磷尾礦主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3·MgCO3 。某研究小組提出了磷尾礦綜合利用的研究方案，制備具有重要工業用途的CaCO3、Mg(OH)2、P4和H2，其簡化流程如下：

已知：①Ca5(PO4)3F在950℃不分解；

②4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4

（1）950℃煅燒磷尾礦生成氣體的主要成分是___________。

（2）實驗室過濾所需的玻璃儀器是_____________。

（3）NH4NO3溶液能從磷礦I中浸取出Ca2+的原因是__________。

（4）在浸取液II中通入NH3，發生反應的化學方程式是____________。

（5）工業上常用磷精礦[Ca5(PO4)3F]和硫酸反應制備磷酸。已知25℃，101kPa時：

CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) △H=-271kJ/mol

5CaO(s)+H3PO4(l)+HF(g)=Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l) △H=-937kJ/mol

則Ca5(PO4)3F和硫酸反應生成磷酸的熱化學方程式是_________________。

Answer 1

【答案】

（1）CO2

（2）漏斗、燒杯、玻璃棒；

（3）NH4＋ 水解使溶液呈酸性，與CaO、Ca(OH)2反應生成Ca2＋；

（4）MgSO4+2NH3+2H2O===Mg(OH)2↓+(NH4)2SO4；

（5）Ca5(PO4)3F(s)+ 5H2SO4(l)=5CaSO4(s) +H3PO4(l)+HF(g)△H=-418kJ/mol；

【解析】

試題分析：磷尾礦[主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3MgCO3]在950℃下煅燒，其中碳酸鈣和碳酸鎂分解，生成氣體的成分為二氧化碳(CO2)，磷礦Ⅰ的主要成分為Ca5(PO4)3F、CaO、MgO，NH4NO3溶液中銨離子水解呈酸性，可溶解CaO，得到的浸取液Ⅰ含有Ca2+，可生成CaCO3，磷礦Ⅱ含有Ca5(PO4)3F、MgO，加入硫酸銨浸取，浸取液Ⅱ含有鎂離子，可生成氫氧化鎂，磷精礦加入二氧化硅、C等，在高溫下發生4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4。

（1）根據題給化學工藝流程和信息①知磷尾礦[主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3MgCO3]在950℃下煅燒，其中碳酸鈣和碳酸鎂分解，生成氣體的成分為二氧化碳(CO2)，故答案為：二氧化碳(CO2)；

（2）實驗室過濾所需的玻璃儀器是燒杯、漏斗和玻璃棒，故答案為：燒杯、漏斗和玻璃棒；

（3）NH4NO3溶液中銨離子水解呈酸性，H+能從磷礦I中浸取出Ca2+，故答案為：NH4+水解使溶液呈酸性，與CaO、Ca(OH)2反應生成Ca2+；

（4）根據化學工藝流程判斷浸取液II的主要成分為硫酸鎂溶液，通入NH3，發生反應的化學方程式是MgSO4+2NH3+2H2O=Mg(OH)2↓+(NH4)2SO4，故答案為：MgSO4+2NH3+2H2O=Mg(OH)2↓+(NH4)2SO4；

（5）已知25℃，101kPa時：①CaO(s)+H2SO4(l)═CaSO4(s)+H2O(l)△H=-271kJ/mol，②5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)═Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l)△H=-937kJ/mol，

根據蓋斯定律：①×5-②得Ca5(PO4)3F和硫酸反應生成磷酸的熱化學方程式是

Ca5(PO4)3F (s)+5H2SO4(l)=5CaSO4(s)+3H3PO4(l)+HF(g)△H=-418kJ/mol。