Question

磷尾矿难溶于水，主要含Ca₅(PO₄)₃F和CaCO₃·MgCO₃。某研究小组提出了用磷尾矿制备CaCO₃、Mg(OH)₂、P₄和CO的方案，其工艺流程图如下：

请回答下列问题：

(1)磷精矿[Ca₅(PO₄)₃F]分解温度_______________(填“高于”、“低于” )950℃；

(2)NH₄NO₃溶液能从磷矿I中浸取出Ca²⁺的原因是________________，第一次浸取液用NH₄NO₃而不用的(NH₄)₂SO₄原因是__________________________。

(3)磷精矿与SiO₂、C发生反应时被还原的物质是_______________。

(4)其产物CO在工业上有重要的综合应用，现以CO、H₂O、熔融Na₂O组成的电池装置如图所示。

写出石墨Ⅰ电极上发生反应的电极反应式_______________，Na⁺向________(填写“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”)移动。

(5)CO也可由甲酸(HCOOH)制取，甲酸是易溶于水的一元弱酸。

①常温下关于1 L 0.1 mol·L^-1 HCOONa溶液，下列关系不正确的是____________。

a．c(H⁺)·c(OH^-)＝1×10^-14

b．c(H⁺)+c(HCOOH)＝c(OH^-)

c．c(Na⁺)＝c(HCOOH)+c(HCOO^-)

d．c(Na⁺)＞c(H⁺)＞c(HCOO^-)＞c(OH^-)

②向1 L 0.1 mol·L^-1 HCOONa溶液中加水稀释后，c(HCOOH)·c(OH^-)的数值________(填写“增大”“减小”或“不变”)。

Answer

(1)高于；

(2)NH4+水解使溶液呈酸性，H+能从磷矿I中浸取出Ca2+(或H+与CaO、Ca(OH)2反应生成Ca2+)；CaSO4微溶于水，第一次若使用硫酸，不能完全浸取Ca2+

(3)Ca5(PO4)3F

(4)CO+O2-2e-＝CO2；石墨Ⅱ；

(5)①d；②减小

【解析】

试题分析：磷尾矿[主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3•MgCO3]在950℃下煅烧，其中碳酸钙和碳酸镁分解，生成气体的成分为二氧化碳(CO2)，磷矿Ⅰ的主要成分为Ca5(PO4)3F、CaO、MgO，NH4NO3溶液中铵离子水解呈酸性，可溶解CaO，得到的浸取液Ⅰ含有Ca2+，可生成CaCO3，磷矿Ⅱ含有Ca5(PO4)3F、MgO，加入硫酸铵浸取，浸取液Ⅱ含有镁离子，可生成氢氧化镁，磷精矿加入二氧化硅、C等，在高温下发生4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4。

(1)根据流程图，在950℃煅烧是磷精矿[Ca5(PO4)3F]未分解，因此磷精矿的分解温度高于950℃，故答案为：高于；

(2)NH4+水解使溶液呈酸性，H+能从磷矿I中浸取出Ca2+；CaSO4微溶于水，第一次若使用硫酸，不能完全浸取Ca2+，因此第一次浸取液用NH4NO3而不用的(NH4)2SO4，故答案为：NH4+水解使溶液呈酸性，H+能从磷矿I中浸取出Ca2+；CaSO4微溶于水，第一次若使用硫酸，不能完全浸取Ca2+；

(3)根据流程图，磷精矿加入二氧化硅、C等，在高温下发生4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4，反应中P元素化合价降低，被还原，被还原的物质是Ca5(PO4)3F，故答案为：Ca5(PO4)3F；

(4)石墨Ⅰ为负极，电极反应式为CO+O2-2e-＝CO2；原电池中阳离子向正极移动，因此Na+向石墨Ⅱ移动，故答案为：CO+O2-2e-＝CO2；石墨Ⅱ；

(5)①a．常温下，水的离子积常数c(H+)·c(OH-)＝1×10-14，正确；b．根据质子守恒，有c(H+)+c(HCOOH)＝c(OH-)，正确；c．根据物料守恒有c(Na+)＝c(HCOOH)+c(HCOO-)，正确；d．HCOONa溶液水解显碱性，水解程度一般较小，c(Na+)＞c(HCOO-) ＞c(H+)＞c(OH-)，错误；故选d；

②向1 L 0.1 mol·L-1 HCOONa溶液中加水稀释后，促进水解，c(HCOO-) 减小，温度不变，水解常数不变，K=， c(HCOOH)·c(OH-)减小，故答案为：减小。

考点：考查了物质制备的实验方案的设计、化学实验的基本操作、物质的分离和提纯、盐类的水解的相关知识。