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据报道,磷酸二氢钾(KH2PO4)大晶体已应用于我国研制的巨型激光器“神光二号”...

据报道,磷酸二氢钾(KH2PO4)大晶体已应用于我国研制的巨型激光器神光二号中。利用氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12)制备磷酸二氢钾的工艺流程如下图所示(部分流程步骤已省略)

已知萃取的主要反应原理:KCl+H3PO4KH2PO4+HCl;其中,反应产生的HCl易溶于有机萃取剂。

请回答下列问题:

(1)流程中将氟磷灰石粉碎的目的是__________________________________

(2)不能使用二氧化硅陶瓷材质的沸腾槽的主要原因是____________(用化学方程式表示)

(3)副产品N的化学式是____________;在得到KH2PO4晶体的一系列操作Ⅲ,其主要包括____________、过滤、洗涤、干燥等。

(4)若用1000kg质量分数为50.4%的氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12,摩尔质量为504g/mol)来制取磷酸二氢钾晶体,其产率为80%,则理论上可生产KH2PO4(摩尔质量为136g/mol)的质量为_______kg

(5)电解法制备KH2PO4的装置如图所示.该电解装置中,a 区属于_______(阳极阴极”),阴极区的电极反应式是________________

(6)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SiF4CO,该反应的化学方程式为________________________________________

 

增大氟磷灰石与稀硫酸反应的接触面积,加快化学反应速率 4HF+SiO2═SiF4↑+2H2O NH4Cl 蒸发浓缩、冷却结晶 326.4kg 阴极 2H++2e-=H2↑ 4Ca5P3FO12+21SiO2+30C20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑ 【解析】 氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12)粉碎后加入浓硫酸,反应生成氢氟酸、硫酸钙、磷酸等,加入氯化钾后用有机萃取剂,KCl+H3PO4KH2PO4+HCl,反应产生的HCl易溶于有机萃取剂,有机相中含有氯化氢,加入氨水反应生成氯化铵,因此副产品主要为氯化铵,水相中含有KH2PO4,经过一系列操作得到KH2PO4晶体。 (1)流程中将氟磷灰石粉碎,可以增大氟磷灰石与稀硫酸反应的接触面积,加快化学反应速率,故答案为增大氟磷灰石与稀硫酸反应的接触面积,加快化学反应速率; (2)根据流程图,反应中生成了氢氟酸,氢氟酸能够与二氧化硅反应,因此不能使用二氧化硅陶瓷材质的沸腾槽,故答案为4HF+SiO2═SiF4↑+2H2O; (3)根据上述分析,副产品N的化学式为NH4Cl;在得到KH2PO4晶体的一系列操作Ⅲ为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等,故答案为NH4Cl;蒸发浓缩、冷却结晶; (4)1000kg质量分数为50.4%的氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12)中含有Ca5P3FO12的质量为504kg,根据P元素守恒,理论上可生产KH2PO4的质量为504kg×80%×÷=326.4 kg,故答案为326.4 kg; (5)根据图示,应该在a区生成KH2PO4,则钾离子由b区移向a区,则a 区属于阴极区;阴极上氢离子放电生成氢气,电极反应式为2H++2e-=H2↑,故答案为阴极;2H++2e-=H2↑; (6)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,反应的化学方程式为4Ca5P3FO12 +21SiO2+30C20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑,故答案为4Ca5P3FO12 +21SiO2+30C20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑。  
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三盐可用作聚氯乙烯的热稳定剂,以上开始失去结晶水,不溶于水及有机溶剂。以铅泥主要成分为PbOPb为原料制备三盐的工艺流程如图所示。

已知:的溶解度和溶度积Ksp如下表。

化合物

溶解度

Ksp

 

 

(1)步骤转化的目的是___ ,滤液1中的溶质为____填化学式 

(2)步骤酸溶时,为提高酸溶速率,可采取的措施是____任写一条。其中铅与硝酸反应生成NO的离子方程式为_______ 

(3)滤液2中可循环利用的溶质的化学式为____。若步骤沉铅后的滤液中,则此时_____ 

(4)步骤合成三盐的化学方程式为__________________

 

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硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。回答下列问题:

11810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时,得到一种金属。这种金属可能是_______

2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中,生产普通玻璃的主要原料有_______

3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程示意图及主要反应如下:


 

发生的主要反应
 

电弧炉
 

SiO2+2CSi+2CO↑
 

流化床反应器
 

Si+3HClSiHCl3+H2
 

还原炉
 

SiHCl3+H2Si+3HCl
 

 

 

 

用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反应的化学方程式为_______;碳化硅又称_______,其晶体结构与_______相似。

在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4SiH2Cl2SiH3Cl等,有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和_______

物质
 

Si
 

SiCl4
 

SiHCl3
 

SiH2Cl2
 

SiH3Cl
 

HCl
 

SiH4
 

沸点/℃
 

2355
 

57.6
 

31.8
 

8.2
 

-30.4
 

-84.9
 

-111.9
 

 

 

③SiHCl3极易水解,其完全水解的产物为_______

4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料,这些原料是_______

 

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三氧化二镍是一种灰黑色无气味有光泽的块状物,易碎成细粉末,常用于制造高能电池。工业上以金属镍废料含有少量的铁、铝等杂质,继而生产的工艺流程如下:

 

下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的开始沉淀的pH按金属离子浓度为计算

氢氧化物

开始沉淀的pH

沉淀完全的pH

 

 

(1)为了提高金属镍废料浸出的速率,在酸浸时可采取的措施有______

A. 降低温度    搅拌       减少盐酸的浓度      将废料研成粉末

(2)酸浸后的酸性溶液中加入的目的:__________。沉镍前需加控制溶液pH范围为______,所得到滤渣的主要成分是_______

(3)从滤液A中可回收利用的主要物质是________

(4)“氧化生成的离子方程式为__________________________

(5)工业上用镍为阳极,电解溶液与一定量组成的混合溶液,可得到高纯度、球形的超细镍粉。当其他条件一定时,的浓度对阴极电流效率及镍的成粉率的影响如图所示,则的浓度最好控制为_________

 

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铋及其化合物在工业生产中用途广泛,某研究小组用浮选过的辉铋矿主要成分是,还含少量等杂质制备,其流程如下:

已知:水解能力:

回答下列问题:

(1)“浸取时,为了提高浸取速率,可采取的措施有___________任写一条;过滤1的滤渣的主要成分有______________填化学式

(2)浸取时加入过量浓盐酸的目的是____________________________________

(3)写出焙烧时生成铋酸钠的化学方程式_________________________________

(4)时,向浓度均为的混合溶液中滴加溶液设溶液体积增加1,当时恰好完全沉淀,判断此时是否已经开始沉淀________已知:

(5)用双硫腙,二元弱酸络合萃取法可从工业废水中提取金属离子:先将金属离子络合成电中性的物质,再用萃取此络合物。下图是用上述方法处理含有的废水时的酸度曲线表示金属离子以络合物形式被萃取分离的百分率

当调节时,铋的存在形式为____________

向萃取后的中加入过量NaOH溶液可将铋元素以氢氧化物的形式沉淀下来,相应的离子方程式为____

 

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锑在工业上应用价值广泛,它的一种提取工艺流程如下:

请回答下列问题:

(1)辉锑矿是含锑的重要矿物,其主要成分是,其中Sb的化合价是____ 

(2)写出阳极区产物与辉锑矿粉主要成分发生反应的化学方程式:______________ 

(3)电解池所用的隔膜宜采用____阳离子”“阴离子质子交换膜。电解中阴极反应的产物之一X____填化学式 

(4)为除去操作1所得滤液中的,可加入。若滤液中,当溶液中完全沉淀时,____ 已知 

(5)除去废液中的,是用次磷酸钠还原,产生了棕色单质砷沉淀和。该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为____ 

(6)若电解池阴极得到气体,同时电路中转移,阴极生成的___g

 

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