4．【2018北京卷】磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下：
已知：磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH)，还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。 溶解度：Ca5(PO4)3(OH) （1）上述流程中能加快反应速率的措施有__________。 （2）磷精矿粉酸浸时发生反应： 2Ca5(PO4)3(OH)+3H2O+10H2SO410CaSO4·0.5H2O+6H3PO4 ①该反应体现出酸性关系：H3PO4__________H2SO4（填“>”或“<”）。 ②结合元素周期律解释①中结论：P和S电子层数相同，__________。 （3）酸浸时，磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF，并进一步转化为SiF4除去。写出 生成HF的化学方程式：__________。 （4）H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除，同时自身也会发生分解。相同投料比、 相同反应时间，不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80℃后脱除率变化的原因：____________________。 （5）脱硫时，CaCO3稍过量，充分反应后仍有SO42?残留，原因是__________；加入BaCO3 可进一步提高硫的脱除率，其离子方程式是____________________。 （6）取a g所得精制磷酸，加适量水稀释，以百里香酚酞作指示剂，用b mol·L?1NaOH 溶液滴定至终点时生成Na2HPO4，消耗NaOH溶液c mL，精制磷酸中H3PO4的质量分数是________。（已知：H3PO4摩尔质量为98 g·mol?1） 【答案】 研磨、加热 ＜ 核电荷数P＜S，原子半径P＞S，得电子能力P＜S，非金属性P ＜S 2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O 10CaSO4·0.5H2O+6H3PO4+2HF↑ 80 ℃后， H2O2 分解速率大，浓度显著降低 CaSO4 微溶 ?BaCO3+SO24+2H3PO4BaSO4+CO2↑+H2O+2H2PO-4 0.049bc a【解析】分析：磷精矿粉酸浸后生成粗磷酸和磷石膏，粗磷酸经过脱有机碳、脱硫等步骤获得 精制磷酸。 （1）根据外界条件对化学反应速率的影响分析，流程中能加快反应速率的措施有：研磨、 加热。 （2）①根据“强酸制弱酸”的复分解反应规律，酸性：H3PO4?H2SO4。 ②用元素周期律解释，P和S电子层数相同，核电荷数P?S，原子半径P?S，得电子能力 P?S，非金属性P?S。 （6）根据题意关系式为H3PO4~2NaOH，由消耗的NaOH计算H3PO4。 详解：（1）研磨能增大反应物的接触面积，加快反应速率，加热，升高温度加快反应速率； 流程中能加快反应速率的措施有：研磨、加热。 （2）①根据“强酸制弱酸”的复分解反应规律，酸性：H3PO4?H2SO4。 ②用元素周期律解释酸性：H3PO4?H2SO4，P和S电子层数相同，核电荷数P?S，原子半 径P?S，得电子能力P?S，非金属性P?S。 （3）根据“强酸制弱酸”的复分解反应规律，Ca5（PO4）3F与H2SO4反应生成HF、磷石 膏和磷酸，生成 3F+10H2SO4+5H2O HF的化学方程式为 2Ca5（PO4） 10CaSO4·0.5H2O+6H3PO4+2HF↑。 （4）图示是相同投料比、相同反应时间，不同温度下的有机碳脱除率，80℃前温度升高 反应速率加快，相同时间内有机碳脱除率增大；80℃后温度升高，H2O2分解速率大，H2O2浓度显著降低，反应速率减慢，相同条件下有机碳脱除率减小。 点睛：本题以磷精矿湿法制备磷酸的工艺流程为载体，考查影响化学反应速率的因素、“强酸 制弱酸”的复分解反应规律、元素周期律、指定情境下方程式的书写、物质含量的计算等。解题时必须利用所学知识结合流程分析，如第（5）问注意脱硫的反应是在粗磷酸中进行的，BaCO3或CaCO3中碳元素最终变为CO2；第（6）问中H3PO4与NaOH物质的量之比的确定等。 5.【2018江苏卷】以高硫铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐） 为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下： （1）焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为 ______________________。 （2）添加1êO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如题16图所示。 已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ℃ 硫去除率=（1—）×100% ①不添加CaO的矿粉在低于500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于 __________________。 ②700℃焙烧时，添加1êO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原 因是______________________________________________________。 （3）向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由_______________（填 化学式）转化为_______________（填化学式）。 （4）“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成 Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n（FeS2）∶n（Fe2O3）=__________________。 【答案】（1）SO2+OH? （2）①FeS2 ②硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中 （3）NaAlO2 Al(OH)3 （4）1∶16 HSO3? ②添加CaO，CaO起固硫作用，根据硫去除率的含义，700℃焙烧时，添加1êO的矿粉 硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低。 （3）“碱浸”时Al2O3、SiO2转化为溶于水的NaAlO2、Na2SiO3，向“过滤”得到的滤液 中通入过量CO2，CO2与NaAlO2反应生成NaHCO3和Al（OH）3。 （4）Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，反应的化学方程式为 FeS2+16Fe2O3 11Fe3O4+2SO2↑。 详解：（1）过量SO2与NaOH反应生成NaHSO3和H2O，反应的化学方程式为 SO2+NaOH=NaHSO3，离子方程式为SO2+OH-=HSO3-。 （4）Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，反应的化学方程式为 FeS2+16Fe2O3 11Fe3O4+2SO2↑，理论上完全反应消耗的n（FeS2）：n（Fe2O3）=1:16。 点睛：本题以高硫铝土矿为原料生产氧化铝和Fe3O4的流程为载体，考查流程的分析，Fe、Al、 S元素及其化合物的性质，图像的分析，获取新信息的能力，指定情境下方程式的书写。如NaOH溶液吸收过量SO2则产物为HSO3?，Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧则没有氧气作氧化剂等需注意反应物及用量的不同。 6.【2018江苏卷】以Cl2、NaOH、(NH2)2CO（尿素）和SO2为原料可制备N2H4·H2O（水合 肼）和无水Na2SO3，其主要实验流程如下： 已知：①Cl2+2OH? ClO?+Cl?+H2O是放热反应。 ②N2H4·H2O沸点约118 ℃，具有强还原性，能与NaClO剧烈反应生成N2。 （1）步骤Ⅰ制备NaClO溶液时，若温度超过40 ℃，Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3 和NaCl，其离子方程式为____________________________________；实验中控制温度除用冰水浴外，还需采取的措施是____________________________________。 （2）步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如题19图?1所示。NaClO碱性溶液与尿素水溶液在 40 ℃以下反应一段时间后，再迅速升温至110 ℃继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加 的 溶 液 是 _____________ ； 使 用 冷 凝 管 的 目 的 是 _________________________________。