磷酸二氢钾(KH2PO4)可应用于我国研制的巨型激光器“神光二号”中。一种利用氟...

磷酸二氢钾(KH2PO4)可应用于我国研制的巨型激光器“神光二号”中。一种利用氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]制备磷酸二氢钾的工艺流程如图所示(部分流程步骤已省略)：

已知：KCl+H3PO4KH2PO4+HCl，其中HCl易溶于有机萃取剂。

请回答下列问题：

（1）写出氟磷灰石在高温下与SiO2，C反应的化学方程式__。

（2）副产品M的化学式是__，写出它的一种用途__；在由水层得到KH2PO4晶体时需要进行的一系列操作，其主要包括__、过滤、洗涤、干燥等。

（3）从化学平衡角度分析，KCl和H3PO4反应制备KH2PO4时使用有机萃取剂的原因是___。

（4）为避免水体富营养化，废水中的KH2PO4要先处理达标后再排放。处理废水有两种方法。

①沉淀法：将石灰投加到待处理的废水中，将磷元素全部转化成磷酸钙，从而进行回收。已知常温下Ksp[Ca3(PO4)2]=2.0×10-29，当处理后的废水中c(Ca2+)=1.0×10-3mol•L-1时，溶液中c(PO43-)=__mol•L-1。

②电渗析法：用电渗析法从废水中提取KOH和H3PO4，装置如图所示。下列说法正确的是___（填字母）。

A.膜1为阳离子交换膜，y为正极

B.c为稀KOH溶液，b为浓H3PO4溶液

C.阳极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑

D.每转移0.1mol电子时理论上可以获得9.8gH3PO4

4Ca5(PO4)3F+21SiO2+30C20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑ NH4Cl 化肥、化工原料、助焊剂等蒸发浓缩、冷却结晶 HCl易溶于有机萃取剂，使平衡KCl+H3PO4KH2PO4+HCl向右移动 1.4×10-10 AD 【解析】根据流程图可知氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12)高温下与SiO2，C反应生成硅酸钙和白磷蒸气、四氟化硅和一氧化碳，白磷经过一系列反应后生成磷酸，加入KCl，发生KCl+H3PO4⇌KH2PO4+HCl，反应产生的HCl易溶于有机萃取剂，经萃取后，有机层含有HCl，用氨水进行反萃取，可得到氯化铵，水相经蒸发浓缩、冷却结晶可得到KH2PO4，以此解答该题。 (1)根据流程图可知氟磷灰石在高温下与SiO2，C反应主要产物有硅酸钙和白磷、四氟化硅和一氧化碳，结合电子守恒和元素守恒可得方程式为：4Ca5(PO4)3F+21SiO2+30C20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑； (2)有机层含有HCl，用氨水进行反萃取，可得到氯化铵，可做化肥、化工原料、助焊剂等；在得到KH2PO4晶体的一系列操作Ⅲ，其主要包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作，故答案为：NH4Cl；化肥、化工原料、助焊剂等；蒸发浓缩、冷却结晶； (3)移走生成物可使平衡右移，HCl易溶于有机萃取剂，使平衡KCl+H3PO4KH2PO4+HCl向右移动，增大KH2PO4的产率，故答案为：HCl易溶于有机萃取剂，使平衡KCl+H3PO4KH2PO4+HCl向右移动； (4)①Ksp[Ca3(PO4)2]=c3(Ca2+)·c2(PO43-)=2.0×10-29，当c(Ca2+)=1.0×10-3mol•L-1时，c(PO43-)==1.4×10-10mol/L，故答案为：1.4×10-10； ②左侧生成氢气说明发生还原反应，为阴极，则右侧为阳极， A．左侧为阴极，溶液中阳离子要流向阴极，所以膜1为阳离子交换膜，右侧为电解池阳极，与电源正极相连，所以y为正极，故A正确； B．溶液中阳离子要流向左侧，即K+流向左侧，所以b为浓KOH溶液，同理c为稀H3PO4溶液，故B错误； C．电解池阳极失电子发生氧化反应，故C错误； D．转移0.1mol电子时理论上有0.1molH2PO4-转移到右侧，生成0.1molH3PO4，质量为9.8g，故D正确；故答案为：AD。

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考点分析：

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（1）二甲醚（CH3OCH3）被誉为“21世纪的清洁燃料”，由CO和H2制备二甲醚的反应原理如下：

CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝-90.1kJ/mol

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝-24.5kJ/mol

已知：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＝-41.0kJ/mol

则2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)的ΔH=__，有利于提高该反应中CO2平衡转化率的条件是__（填字母）。

A．高温低压 B．高温高压 C．低温低压 D．低温高压

（2）T1K时，将1mol二甲醚引入一个的150L恒容密闭容器中，发生分解反应：CH3OCH3(g)CH4(g)＋H2(g)＋CO(g)，在不同时间测定容器内的总压，所得数据见下表：

反应时间t/min	0	6.5	13.0	26.5	52.6	∞
气体总压p总/kPa	50.0	55.0	65.0	83.2	103.8	125.0

①由表中数据计算：0~6.5min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=___，反应达平衡时，二甲醚的分解率为__。

②若要缩短该反应达到平衡的时间，可采取的措施有__、___。

（3）在T2K、1.0×104kPa下，等物质的量的CO与CH4混合气体发生如下反应：CO(g)＋CH4(g)CH3CHO(g)，反应速率v＝v正−v逆＝k正p(CO)·p(CH4)－k逆p(CH3CHO)，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，p为气体的分压（气体分压p=气体总压p总×体积分数）。用气体分压表示的平衡常数Kp＝4.5×10-5(kPa)-1，则CO转化率为20%时=___。