(6)取a g所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用b mol•L﹣1NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液c mL.精制磷酸中H3PO4的质量分数是(已知:H3PO4摩尔质量为98 g•mol﹣1)
【考点】U3:制备实验方案的设计
【分析】(1)常用加快化学反应速率的措施有研磨,加热,溶解时搅拌等;
(2)①根据反应方程式,是由H2SO4参加反应得到H3PO4,是由强酸制取弱酸;
②H3PO4和H2SO4均为无机含氧酸,主要可从P和S的非金属性角度考虑,S的非金属性强于P,可以使O上电子云密度降低更大,继而导致H+更易电离,H+越易电离,含氧酸酸性越强;
(3)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF,反应过程为Ca5(PO4)3F和H2SO4反应,生成CaSO4•H2O,H3PO4和HF,据此写出反应方程式;
(4)根据图象,80℃前随着温度升高,有机碳脱除率增大,80℃后随着温度升高,有机碳脱除率降低,考虑H2O2受热分解,导致H2O2浓度降低影响有机碳的脱除率;
(5)脱硫过程是加入CaCO3发生反应,脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有SO42﹣残留,反应过程生成CaSO4,而CaSO4相对于CaCO3溶解度较大,能产生多余的SO42﹣,加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,则是由于发生沉淀转化,BaCO3可转化为更难溶的BaSO4;
(6)滴定反应为:H3PO4+2NaOH═Na2HPO4+2H2O,据此计算。
【解答】解:(1)常用加快化学反应速率的措施有研磨,加热,溶解时搅拌等,根据流程图,加快化学反应速率的措施有:研磨,加热,
故答案为:研磨,加热;
(2)①根据反应方程式,是由H2SO4参加反应得到H3PO4,是由强酸制取弱酸,因此酸性强弱为:H3PO4<H2SO4,
故答案为:<;
②H3PO4和H2SO4均为无机含氧酸,主要可从P和S的非金属性角度考虑,S的非金属性强于P,可以使O上电子云密度降低更大,继而导致H+更易电离,H+越易电离,含氧酸酸性越强,可以简单解释为:P的半径大于S,P的非金属性小于S,所以H3PO4的酸性小于H2SO4的酸性,
故答案为:同一周期,从左到右,半径逐渐减小,得电子能力增强,最高价氧化物对应的水化物酸性增强,所以H3PO4的酸性小于H2SO4的酸性;
(3)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF,反应过程为Ca5(PO4)3F和H2SO4反应,生成CaSO4•H2O,H3PO4和HF,所以化学反应方程式为:2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O10CaSO4•H2O+6H3PO4+2HF,
故答案为:2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O10CaSO4•H2O+6H3PO4+2HF;
(4)根据图象,80℃前随着温度升高,有机碳脱除率增大,80℃后随着温度升高,有机碳脱除率降低,考虑H2O2受热分解,导致H2O2浓度降低影响有机碳的脱除率,所以可以解释为:温度高于80℃时,H2O2的分解速率加快,导致H2O2的浓度降低,也就导致有机碳脱除率下降,
故答案为:温度高于80℃时,H2O2的分解速率加快,导致H2O2的浓度降低,也就导致有机碳脱除率下降;
(5)脱硫过程是加入CaCO3发生反应,脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有SO42﹣残留,反应过程生成CaSO4,而CaSO4相对于CaCO3溶解度较大,能产生多余的SO42﹣,所以原因可以解释为:CaSO4(s)⇌Ca2+(aq)+SO42﹣(aq),CaSO4的溶解度相对较大,
加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,则是由于发生沉淀转化,BaCO3可转化为更难溶的BaSO4,离子方程式为:BaCO3+SO42﹣⇌BaSO4+CO32﹣,
故答案为:CaSO4(s)⇌Ca2+(aq)+SO42﹣(aq),CaSO4的溶解度相对较大;BaCO3+SO42﹣⇌BaSO4+CO32﹣;
(6)用NaOH滴定H3PO4至Na2HPO4的滴定反应为:H3PO4+2NaOH═Na2HPO4+2H2O,根据反应方程式,制磷酸中H3PO4的物质的量为,则精制磷酸中H3PO4的质量分数是=,
故答案为:。
【点评】本题考察无机流程分析,综合了化学反应原理,考查了元素周期律,无机含氧酸强度比较,陌生反应方程式的书写,沉淀溶解平衡原理,酸碱滴定反应相关计算,是一道考察综合知识的题,题目整体难度中等,有助于培养综合运用化学原理解决问题的能力。
10.(12分)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储,过程如下:
(1)反应Ⅰ:2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O 2(g)+△H1=+551 kJ•mol﹣1
反应Ⅲ:S(s)+O2(g)=SO2(g)△H3=﹣297 kJ•mol﹣1
反应Ⅱ的热化学方程式:3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s),△H=﹣254kJ/mol。
(2)对反应Ⅱ,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示,p2>p1(填“>”或“<”),得出该结论的理由是当温度相同时,增大压强,平衡正向移动,导致硫酸在平衡体系中物质的量分数增大。
(3)I﹣可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下,将ii补充完整。
i.SO2+4I﹣+4H+=S↓+2I2+2H2O
ii.I2+2H2O+SO2═4H++SO42﹣+2I﹣
(4)探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18 mL SO2饱和溶液加入到2 mL下列试剂中,密闭放置观察现象,(已知:I2易溶解在KI溶液中)
序号ABCD
试剂组成0.4 mol•L﹣1 KIa mol•L﹣1 KI0.2 mol•L﹣1 H2SO40.2 mol•L﹣1 H2SO40.2 mol•L﹣1 KI0.0002 mol I2
实验现象溶液变黄,一段时间后出现浑浊溶液变黄,出现浑浊较A快无明显现象象溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快
①B是A的对比实验,则a=0.4。