Question

（本题共12分）磷矿石的主要成分是Ca₅F(PO₄)₃，并含有少量MgO、Fe₂O₃等杂质。工业上以磷矿石为原料制备H₃PO₄，一种生产流程如下：

已知：Ca₅F(PO₄)₃ + 7H₃PO₄→5Ca(H₂PO₄)₂ + HF

38、写出有关操作的名称：Ⅰ___________、Ⅲ          。工艺流程中设计操作Ⅱ与Ⅲ的目的是                                   。

39、若在实验室里采用此种方法溶解磷矿石，请写出必须的实验注意事项，并说明理由：              。

40、磷矿石也可直接用硫酸溶解，两种工艺相比，该工艺的优点是____________________。

41、测定产品磷酸的浓度可采用滴定法。准确量取10.00 mL磷酸产品（密度为1.526g/cm³）溶于水配成1L溶液；取稀释后的溶液20.00mL，以甲基橙为指示剂，用0.103 mol/L标准NaOH溶液滴定；当观察到溶液恰好变色，且在半分钟内不变色，即为滴定终点（生成NaH₂PO₄），消耗标准溶液20.16 mL。

该实验过程中需要的定量仪器有______________________________（写名称）。

42、若理论上滴定应耗用标准溶液20.20 mL，则相对误差为______________（按近似计算法则）。该产品中磷酸的质量分数为              （保留3位小数）。

Answer

（本题共12分）

38、过滤； 萃取。（2分）

除去磷酸粗品中的杂质Mg2+、Fe3+等。（2分）

39、不能使用玻璃器皿，因为HF会腐蚀玻璃。或要在密闭系统中进行，因为HF有剧毒（2分）

40、避免生成的石膏沉积在磷矿石表面，阻碍反应顺利进行。（或其他合理答案）（1分）

41、滴定管、1000 mL容量瓶（2分）

42、-0.2%（1分）； 0.667（2分）

【解析】

试题分析：

38、Ⅰ实验目的是分离溶液中的不溶物，应该是过滤；Ⅲ的实验操作是加入萃取剂，应该是萃取。设计操作Ⅱ与Ⅲ的目的是除去磷酸粗品中的杂质Mg2+、Fe3+等。

39、溶解过程中有HF酸，故不能用玻璃容器，另外HF有毒，要注意尾气排放及防范措施，可以在密闭系统中进行。

40、用硫酸直接溶解磷矿石可能会有不溶的硫酸钙生成，沉积在矿石上面，影响产率。

41、准确量取10.00 mL磷酸产品需要酸式滴定管、溶液配制需要1L的容量瓶、滴定时还需要碱式滴定管、锥形瓶、滴管等，其中定量仪器是滴定管、1000 mL容量瓶。

42、按近似计算法则可知相对误差为－0.2%；磷酸产品的质量是：10.00mL×1.526g/cm3=15.26g，1L磷酸产品配成的溶液消耗0.103mol/L标准NaOH溶液的体积为：20.20mL×1000/20==1.010L

磷酸与氢氧化钠反应的关系式为：H3PO4～NaH2PO4～NaOH，n（H3PO4）=n（NaOH）=0.103mol/L×1.010L=0.104mol

所以该磷酸产品的质量分数为：98×0.104/15.26×100%≈66.7%

考点：制备实验方案的设计；物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用