Question

磷酸二氢钾（KH₂PO₄）是一种高效复合肥。工业上以磷精矿[主要成分是Ca₃(PO₄)₂，还含有少量Fe₂O₃、CaF₂等杂质]为原料，生产磷酸二氢钾的流程如图：

已知：①TBP、D2EHPA、TOA都是难溶于水的液态有机物，对萃取特定物质有较强的选择性，常用作萃取剂。

②萃取剂TBP对H₃PO₄和Fe³⁺有较强的萃取作用，但对Ca²⁺有一定的萃取作用。

③萃取剂D2EHPA仅对Fe³⁺有较强的萃取作用。

回答下列问题：

（1）“制酸”过程中生成磷酸的化学方程式为______。

（2）“除氟”时发生反应的化学方程式为______。

（3）“目的1”是______。

（4）“目的2”分离出的有机层中除H₃PO₄外，还有少量某金属阳离子。去除有机层中该阳离子的方法是用含H₂SO₄的磷酸洗涤，反应的离子方程式为______。

（5）“反应”时先在磷酸中加入KCl，再加入TOA，TOA的作用是______。

（6）“反应”中，TOA的用量会影响溶液的pH。水溶液中H₃PO₄、H₂PO₄^-、HPO₄^2-、PO₄^3-的分布分数δ（含磷元素微粒占全部含磷粒子的物质的量分数）随pH的变化如图所示。

“反应”中，当pH=______（填选“2.2”、“4.5”、“9.5”或“12.4”）时，停止加入TOA。

Answer

Ca3(PO4)2+6HCl＝3CaCl2+2H3PO4 SiO2+4HF＝SiF4↑+2H2O 除去磷酸中含有的Fe3+ 水相中存在KCl+H3PO4HCl+KH2PO4，加入TOA将HCl转移到有机层，平衡向正反应方向移动，有利于KH2PO4生成 4.5

【解析】

以磷精矿[主要成分是Ca3(PO4)2，还含有少量Fe2O3、CaF2等杂质]为原料，生产磷酸二氢钾，由流程可知，加盐酸发生Ca3(PO4)2+6HCl＝3CaCl2+2H3PO4、Fe2O3+6HCl＝2FeCl3+3H2O、CaF2+2HCl＝CaCl2+2HF，加入活性二氧化硅发生SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O，D2EHPA仅对Fe3+有较强的萃取作用可除去磷酸中含有的Fe3+，分液取水层加TBP萃取H3PO4，分液取有机层蒸馏分离出磷酸，加入KCl与稀磷酸生成KH2PO4，再加入有机碱-三辛胺(TOA)分离，对水层结晶可得KH2PO4产品，以此来解答。

（1）“制酸”过程中生成磷酸的化学方程式为Ca3(PO4)2+6HCl＝3CaCl2+2H3PO4；

（2）HF能与二氧化硅反应，则“除氟”时发生反应的化学方程式为SiO2+4HF＝SiF4↑+2H2O；

（3）由于萃取剂D2EHPA仅对Fe3+有较强的萃取作用，因此“目的1”是除去磷酸中含有的Fe3+；

（4）“目的2”分离出的有机层中除H3PO4外，还有少量某金属阳离子钙离子。去除有机层中该阳离子的方法是用含H2SO4的磷酸洗涤，反应的离子方程式为；

（5）“反应”时先在磷酸中加入KCl，再加入TOA，由于水相中存在KCl+H3PO4HCl+KH2PO4，加入TOA将HCl转移到有机层，平衡向正反应方向移动，有利于KH2PO4生成；

（6）由图可知，B为产物的量，随着pH的增大，的量增大，当pH=4.5时，最多，pH再生高，不利于的生成，故pH=4.5，停止加入TOA。