Question

磷及部分重要化合物的相互转化如图所示。

(1)不慎将白磷沾到皮肤上，可用0.2mol/L CuSO₄溶液冲洗，根据步骤Ⅱ可判断，1mol CuSO₄所能氧化的白磷的物质的量为______。

(2)步骤Ⅲ中，反应物的比例不同可获得不同的产物，除Ca₃(PO₄)₂外可能的产物还有______。

磷灰石是生产磷肥的原料，它的组成可以看作是Ca₃(PO₄)₂、CaF₂、CaSO₄、CaCO₃、SiO₂的混合物，部分元素的分析结果如下（各元素均以氧化物形式表示）：

成分	CaO	P2O5	SO3	CO2
质量分数（%）	47.30	28.40	3.50	6.10

(3)磷灰石中，碳元素的质量分数为______%（保留两位小数）。

(4)取100g磷灰石粉末，加入足量的浓硫酸，并加热，钙元素全部以CaSO₄的形式存在，可以得到CaSO₄______g（保留两位小数）。

(5)取m g 磷灰石粉末，用50.00mL混酸溶液（磷酸为0.5mol/L、硫酸为0.1mol/L）与其反应，结果Ca、S、P元素全部以CaSO₄和Ca(H₂PO₄)₂的形式存在，求m的值______。

Answer

0.05mol CaHPO4、Ca(H2PO4)2 1.66 114.87 2.91

【解析】

(1)依据氧化还原反应中得失电子守恒，结合铜元素、磷元素化合价的变化进行计算；

(2)依据磷酸与氢氧化钙量不同，得到的产物可能是正盐或者酸式盐；

(3)磷灰石中碳元素的质量分数=二氧化碳质量分数×二氧化碳中碳元素质量分数；

(4)根据钙元素守恒计算；

(5)用m表示出磷灰石中Ca、S、P元素物质的量，计算出磷酸中P元素物质的量、硫酸中S元素物质的量，结合化学式可知n(Ca)=n(S)+n(P)，据此列方程解答。

(1)Cu元素的化合价由+2价降低到+1价，CuSO4是氧化剂，P4部分磷元素由0价降低到-3价，部分磷元素由0价升高到+5价，磷元素的化合价既升高又降低，所以P4既是氧化剂又是还原剂，根据得失电子守恒可知，若有11molP4参加反应，其中5mol的P4做氧化剂，60mol硫酸铜做氧化剂，只有6mol的P4做还原剂，则由电子守恒可知，有1mol的CuSO4参加反应，则被硫酸铜氧化的白磷分子的物质的量为n则：n×4(5−0)=1mol×(2−1)，解得n=0.05mol，故答案为：0.05mol；

(2)磷酸为三元酸，与氢氧化钙反应，依据磷酸与氢氧化钙量不同，得到的产物可能有：Ca3(PO4)2、CaHPO4、Ca(H2PO4)2，故答案为：CaHPO4、Ca(H2PO4)2；

(3)磷灰石中碳元素的质量分数=，故答案为：1.66；

(4)100g磷灰石粉末中Ca元素质量=，钙元素全部以CaSO4的形式存在，根据Ca元素守恒可知，可以得到CaSO4的质量=，故答案为：114.87；

(5)mg磷灰石中Ca元素物质的量=，S元素物质的量=，P元素物质的量=，磷酸中P元素物质的量=0.05L×0.5mol/L=0.025mol，硫酸中S元素物质的量=0.05L×0.1mol/L=0.005mol，由化学式可知，n(Ca)=n(S)+n(P)，故0.00845m=(0.00044m+0.005)+ (0.004m+0.025)，解得m=2.91，故答案为：2.91。