Question

【題目】磷酸二氫鉀在工農業和醫學領域具有廣泛的應用。以下是工業上制備磷酸二氫鉀的三種方法�；卮鹣铝袉栴}：

I.直接法

(1)氣體X為___________(填化學式)；

(2)“浸取”步驟，濃硫酸能與KCl能發生化學反應的原因是___________________；

(3)“轉化”步驟發生反應的離子反應方程式_______________(已知：Ca3(PO4)2難溶于水)；

(4)濾液①中加入甲醇的作用是__________________________；

(5)“操作I”是___________________________________；

II.中和反應法

(6)氫氧化鉀溶液與高純度磷酸在反應器中發生中和反應制備磷酸二氫鉀。寫出此反應的離子反應方程式_______________________________；由下圖判斷制備磷酸二氫鉀(達80%)的最佳pH范圍______________________；

Ⅲ.電解法制取KH2PO4的原理如上圖所示。一定條件下，還可得到NaClO3。

(7)在_____室(填標號)可得到KH2PO4；寫出產生ClO3-的電極反應式______________。

Answer 1

【答案】HCl 有(HCl)氣體生成，使化學平衡向正反應方向移動 Ca3(PO4)2+4H++2SO42-=CaSO4+2H2PO4- 促進KH2PO4析出 蒸餾 H3PO4+OH-=H2PO4-+H2O 3~6.5 C Cl-+6OH--6e-=ClO3-+3H2O

【解析】

Ⅰ.濃硫酸與KCl發生復分解反應產生硫酸氫鉀和HCl，在70℃條件下，向KHSO4溶液加入Ca3(PO4)2發生反應產生KH2PO4、CaSO4、K2SO4，過濾，除去CaSO4，向濾液①中加入甲醇，可以降低KH2PO4的溶解度，得到產品磷酸二氫鉀晶體，由于甲醇沸點低，而水的沸點高，所以通過蒸餾將甲醇與K2SO4的水溶液分離，得到K2SO4。氫氧化鉀溶液與高純度磷酸在反應器中發生中和反應制備磷酸二氫鉀和水，根據磷酸二氫鉀的含量與溶液的pH關系判斷最佳pH范圍；C室連接電源負極得到電子做陰極，陽離子鉀離子通過陽離子交換膜進入C室，得到產品磷酸二氫鉀，氯離子通過陰離子交換膜在A室失去電子發生氧化反應，據此分析。

Ⅰ.(1)由流程可知，KCl與濃硫酸得到KHSO4，則得到的氣體為HCl；

(2)“浸取”步驟，濃硫酸能與KCl能發生反應是由于H2SO4(濃)+KClKHSO4+HCl↑，反應產生的HCl脫離平衡體系，減小了生成物的濃度，平衡正向移動，逐漸發生反應，由硫酸變為揮發性的HCl；

(3)由流程可知在70℃條件下， KHSO4溶液加入Ca3(PO4)2可以轉化得到KH2PO4，同時得到CaSO4，該反應的離子方程式為：Ca3(PO4)2+4H++2SO42-=CaSO4+2H2PO4-；

(4)濾液①中加入甲醇得到產品磷酸二氫鉀，說明甲醇的作用是降低磷酸二氫鉀的溶解度，促進磷酸二氫鉀的析出；

(5)由于甲醇沸點低，而水的沸點高，所以操作Ⅰ是蒸餾，通過蒸餾將甲醇與K2SO4的水溶液分離，得到K2SO4；

Ⅱ.(6)磷酸是三元弱酸，與KOH溶液按1:1物質的量關系發生反應，在反應器中發生中和反應制備磷酸二氫鉀和水。該反應的離子反應方程式H3PO4+OH-=H2PO4-+H2O；

根據磷酸二氫鉀的含量與溶液的pH關系圖可知：要制備含量達80%磷酸二氫鉀，最佳pH范圍是3~6.5；

Ⅲ.C室連接電源負極，作陰極，獲得電子，發生還原反應，陽離子K+通過陽離子交換膜進入C室，與C室的H2PO4-結合為KH2PO4，得到產品磷酸二氫鉀，Cl-則通過陰離子交換膜進入A室，在A室Cl-失去電子發生氧化反應得到ClO3-，電極反應式為： Cl-+6OH--6e-=ClO3-+3H2O。