Question

磷矿石主要以磷酸钙〔Ca₃(PO₄)₂·H₂O〕和磷灰石〔Ca₅F(PO₄)₃、Ca₅(OH)(PO₄)₃〕等形式存在。图(a)为目前国际上磷矿石利用的大致情况，其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸。图(b)是热法磷酸生产过各中由磷灰石制单质磷的流程。

部分物质的相关性质如下：

	熔点/℃	沸点/℃	备注
白磷	44	280.5
PH3	-133.8	-87.8	难溶于水，具有还原性
SiF4	-90	-86	易水解

回答下列问题：

（1）世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料，约占磷矿石使用量的      %。

（2）以磷灰石为原料，湿法磷酸过程中Ca₅F(PO₄)₃反应的化学方程式为：                                                      。现有1吨折合含有五氧化二磷约30%的磷灰石，最多可制得85℅的商品磷酸             吨。

（3）如图(b)所示，热法生产磷酸的第一步是将二氧化硅、过量焦炭与磷灰石混合，高温反应生成白磷。炉渣的主要成分是：          (填化学式) ，冷凝塔1的主要沉积物是：       冷凝塔2的主要沉积物是：     

（4）尾气中主要含有           ，还含有少量PH₃、H₂S和HF等，将尾气先通入纯碱溶液，可除去            ；再通入次氯酸钠溶液，可除去             (均填化学式)

（5）相比于湿法磷酸，热法磷酸工艺复杂，能耗高，但优点是：                     。

Answer

（1）69；（2）Ca5F(PO4)3+5H2SO4=3H3PO4+ 5CaSO4+HF↑；0.49；

（3）CaSiO3；液态白磷； 固态白磷；

（4）SiF4、CO；SiF4、HF、 H2S；PH3 ；

（5）产品纯度大(浓度大)；

【解析】

试题分析：（1）由图(a)可知生产含磷肥料，约占磷矿石使用量的比例为：4%+96%×85%×80%=69%，故答案为：69；

（2）以磷矿石为原料，用过量的硫酸溶解Ca5F(PO4)3可制得磷酸，根据质量守恒定律可得反应的化学方程式为Ca5F(PO4)3+5H2SO4=3H3PO4+5CaSO4+HF↑；根据P元素守恒可得关系式P2O5～2H3PO4，142份P2O5可制取196份磷酸，1t折合含有P2O5约30%的磷灰石，含有P2O5的质量为0.3t，所以可制得到85%的商品磷酸的质量为=0.49t，故答案为：Ca5F(PO4)3+5H2SO4=3H3PO4+5CaSO4+HF↑；0.49；

（3）将SiO2、过量焦炭与磷灰石混合，高温除了反应生成白磷之外，得到的难溶性固体是CaSiO3；冷却塔1的温度是70℃，280.5℃＞t＞44℃，所以此时主要的沉积物是液态白磷；冷却塔2的温度是18℃，低于白磷的熔点，故此时的主要沉积物是固体白磷，故答案为：CaSiO3；液态白磷；固态白磷；

（4）二氧化硅和HF反应生成四氟化硅气体，过量的焦炭不完全燃烧生成CO，因此在尾气中主要含有SiF4、CO，还含有少量的PH3、H2S和HF等；将尾气通入纯碱溶液，SiF4、HF、H2S与碳酸钠反应而除去，次氯酸具有强氧化性，可除掉强还原性的PH3，故答案为：SiF4、CO；SiF4、H2S、HF；PH3；

（5）相比于湿法磷酸，热法磷酸工艺复杂，能耗高，但是所得产品纯度大，杂质少，因此逐渐被采用，故答案为：产品纯度高。

【考点定位】考查制备实验方案的设计

【名师点晴】本题考查了化工生产流程图，涉及磷矿石的主要用途、反应原理和有关计算，该题是高考中的常见题型。试题综合性强，侧重对学生分析问题、解答问题能力的培养和解题方法的指导。