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利用氟磷灰石[(Ca5(PO4)3F)]生产磷铵[(NH4)3PO4]并制取硫酸...

利用氟磷灰石[(Ca5(PO4)3F)]生产磷铵[(NH4)3PO4]并制取硫酸、联产水泥。其工艺流程如下图所示:

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(1)操作I的名称________________;在实验室中操作II包括___________、____________。

(2)沸腾槽的材质是_______________(从“玻璃”、“钢铁”、“附有聚偏氟乙烯防腐层的石墨”中选择),选择的理由是__________________________________________________

(3)工业上还可以用氟磷灰石与焦炭、石英砂混合,在电炉中加热到1500℃生成白磷,同时逸出SiF4和CO,反应方程式为:_________________________________________。

(4)黏土中有一种成分为石脂(Al2[OH]4Si2O5·nH2O),其用氧化物表示为____________。

(5)已知SO2的催化氧化反应为2SO2(g)十O2(g) 满分5 manfen5.com2SO3(g)  △H<0。

从化学反应原理的角度说明催化氧化时使用热交换器的原因__________________

(6)制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外,还含有SO2、微量的SO3和酸雾。拟用下图所示的装置测定硫酸尾气中SO2的含量:

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若下列各组中的试剂,前者浓度为0.1mol·L-1,后者适量,溶液体积为5mL;通入尾气10L(已换算为标准状况)时反应管中的溶液恰好变色。判断下列试剂组能否测定硫酸尾气中SO2的体积分数。能者,确定SO2的体积分数;不能者,说明原因。

编号

试剂组

结论

NaOH溶液、酚酞试液

 

Na2CO3溶液、酚酞试液

 

碘水、淀粉溶液

 

KMnO4溶液、稀硫酸

 

 

 

(1)过滤;蒸发浓缩、冷却结晶 (2)附有聚偏氟乙烯防腐层的石墨;因为酸性且加热,钢铁易被溶解,反应产生HF,HF能腐蚀玻璃 (3)4Ca5(PO4)3F+21SiO2+30C 20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑ (4)Al2O3·2SiO2·(n+2)H2O (5)移去反应中放出的热量,使反应后的气体降温并预热未反应的气体 (6) ①不能,因为SO2和CO2均可以与NaOH溶液反应,且产物Na2SO3、NaCO3的溶液仍然为碱性,不能确定反应终点②不能,因为SO2可以与Na2CO3溶液反应生成Na2SO3,反应后溶液仍然为碱性,不能确定反应终点③0.112%④0.28% 【解析】 试题分析:(1)操作Ⅰ得到的是H3PO4液体和石青固体,所以是过滤;在实验室中操作II的目的是从溶液中得到晶体,包括蒸发浓缩、冷却结晶,故答案为:过滤;蒸发浓缩、冷却结晶; (2)因为沸腾槽中的反应是在酸性且加热的条件下进行的,此条件下钢铁易被酸溶解,反应产生了HF,HF能腐蚀玻璃。聚偏氟乙烯防腐层不用热硫酸和HF反应,故沸腾槽应选用附有聚偏氟乙烯防腐层的石墨材质,故答案为:附有聚偏氟乙烯防腐层的石墨;因为酸性且加热,钢铁易被溶解,反应产生HF,HF能腐蚀玻璃; (3)工业上还可以用氮磷灰石与焦炭、石英砂混合,在电炉中加热到1500℃生成白磷,同时逸出SiF4和CO,可以先写出:Ca5 (PO4) 3F+SiO2+C CaSiO3+P4+SiF4↑+CO↑,再配平,故答案为:4Ca5(PO4)3F+21SiO2+30C 20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑; (4)石脂(Al2[OH]4Si2O5·nH2O),它可以用氧化物表示为Al2O3·2SiO2·(n+2)H2O,故答案为:Al2O3·2SiO2·(n+2)H2O; (5)催化氧化时使用热交换器的原因是移去反应中放出的热量,使反应后的气体降温,有利于平衡正向移动,并预热未反应的气体,从而加快初始反应速率,故答案为:移去反应中放出的热量,使反应后的气体降温并预热未反应的气体; (6)①不能,因为SO2和CO2均可以与NaOH溶液反应,且产物Na2SO3, Na2CO3的溶液仍然为碱性,不能确定反应终点; ②不能,因为SO2可以与Na2CO3溶液反应生成Na2SO3,反应后溶液仍然为碱性,不能确定反应终点; ③用淀粉作指示剂,可以证明I2反应完全:I2+SO2+2H2O=H2SO4+2HI,n(SO2)=n(I2) =0. 1mo1/L×5×10-3L=0. 5×10-3mol, V (SO2)=0. 5×10-3mo1×22. 4 L/mol=1. 12×10-2L,故尾气中SO2的体积分数是0.112%,故答案为:0.112%; ④高锰酸钾溶液本身的紫色可以作终点指示,故可以用来测定硫酸尾气中SO2的体积分数。由于5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4,按反应关系可以得到尾气中SO2的体积分数是0.28%,故答案为:0.28%。 考点:考查了物质制备的工艺流程、氧化还原反应方程式的书写和配平的相关知识。  
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考点分析:
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物质

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溶解度(g/100 g)

54.6

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