Question

【題目】磷酸二氫鉀（KH2PO4）是一種高效復合肥。工業上以磷精礦[主要成分是Ca3(PO4)2，還含有少量Fe2O3、CaF2等雜質]為原料，生產磷酸二氫鉀的流程如圖：

已知：①TBP、D2EHPA、TOA都是難溶于水的液態有機物，對萃取特定物質有較強的選擇性，常用作萃取劑。

②萃取劑TBP對H3PO4和Fe3+有較強的萃取作用，但對Ca2+有一定的萃取作用。

③萃取劑D2EHPA僅對Fe3+有較強的萃取作用。

回答下列問題：

（1）“制酸”過程中生成磷酸的化學方程式為______。

（2）“除氟”時發生反應的化學方程式為______。

（3）“目的1”是______。

（4）“目的2”分離出的有機層中除H3PO4外，還有少量某金屬陽離子。去除有機層中該陽離子的方法是用含H2SO4的磷酸洗滌，反應的離子方程式為______。

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

（6）“反應”中，TOA的用量會影響溶液的pH。水溶液中H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-的分布分數δ（含磷元素微粒占全部含磷粒子的物質的量分數）隨pH的變化如圖所示。

“反應”中，當pH=______（填選“2.2”、“4.5”、“9.5”或“12.4”）時，停止加入TOA。

Answer 1

【答案】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將HCl轉移到有機層，平衡向正反應方向移動，有利于KH2PO4生成 4.5

【解析】

以磷精礦[主要成分是Ca3(PO4)2，還含有少量Fe2O3、CaF2等雜質]為原料，生產磷酸二氫鉀，由流程可知，加鹽酸發生Ca3(PO4)2+6HCl＝3CaCl2+2H3PO4、Fe2O3+6HCl＝2FeCl3+3H2O、CaF2+2HCl＝CaCl2+2HF，加入活性二氧化硅發生SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O，D2EHPA僅對Fe3+有較強的萃取作用可除去磷酸中含有的Fe3+，分液取水層加TBP萃取H3PO4，分液取有機層蒸餾分離出磷酸，加入KCl與稀磷酸生成KH2PO4，再加入有機堿-三辛胺(TOA)分離，對水層結晶可得KH2PO4產品，以此來解答。

（1）“制酸”過程中生成磷酸的化學方程式為Ca3(PO4)2+6HCl＝3CaCl2+2H3PO4；

（2）HF能與二氧化硅反應，則“除氟”時發生反應的化學方程式為SiO2+4HF＝SiF4↑+2H2O；

（3）由于萃取劑D2EHPA僅對Fe3+有較強的萃取作用，因此“目的1”是除去磷酸中含有的Fe3+；

（4）“目的2”分離出的有機層中除H3PO4外，還有少量某金屬陽離子鈣離子。去除有機層中該陽離子的方法是用含H2SO4的磷酸洗滌，反應的離子方程式為；

（5）“反應”時先在磷酸中加入KCl，再加入TOA，由于水相中存在KCl+H3PO4HCl+KH2PO4，加入TOA將HCl轉移到有機層，平衡向正反應方向移動，有利于KH2PO4生成；

（6）由圖可知，B為產物的量，隨著pH的增大，的量增大，當pH=4.5時，最多，pH再生高，不利于的生成，故pH=4.5，停止加入TOA。