Question

【题目】磷酸铝(AlPO4)是一种用途广泛的材料，可在玻璃生产过程中充当助熔剂，作陶瓷或牙齿的黏合剂等。以磷硅渣[主要成分为Ca3(PO4)2、Al2O3、SiO2和V2O5等]为原料制备磷酸铝的工艺流程如图所示：

请回答下列问题：

（1）浸渣中含有SiO2，试写出SiO2的一种重要用途__；酸浸中磷元素主要转化为H3PO4，该反应的化学方程式为__。

（2）生石灰除了调节pH外，另一作用是__。

（3）滤液中钒元素以V3O93-形式存在，V3O93-易水解为[VO3(OH)]2-，该水解反应的离子方程式为__。

（4）碱浸时，粗磷酸铝转化为可溶性溶质，则可溶性溶质分别是__(填化学式)。

（5）实验测得pH、反应温度与时间对碱浸时固相中P、Al含量w%的影响如图所示：

则最优反应条件是__。

（6）在物质的量浓度分别为0.01mol·L-1的CaCl2和AlCl3的混合溶液中加入等体积的Na3PO4溶液，若A13+恰好沉淀完全，即溶液中c(A13+)=1.0×10-5mol·L-1，此时AlPO4沉淀中__（填“是”或“否”）混有Ca3(PO4)2。[已知AlPO4、Ca3(PO4)2的Ksp分别为6.3×10-19、2.0×10-29]

Answer 1

【答案】制备光导纤维 Ca3(PO4)2+3H2SO4＝3CaSO4+2H3PO4 除去过量的硫酸根离子 V3O93﹣+3H2O3[VO3(OH)]2﹣+3H+ NaAlO2、Na3PO4 pH＝12、温度为80℃、时间为1h 否

【解析】

磷硅渣的主要成分为Ca3(PO4)2、Al2O3、SiO2 和V2O5 等，加浓硫酸分离出滤渣为SiO2、CaSO4，酸浸液中加CaO可调节pH且除去过量硫酸根离子，滤渣1为CaSO4，滤液中钒元素以V3O93﹣形式存在，加NaOH分离出Na2[VO3(OH)]，再加NaOH时粗磷酸铝溶解生成可溶性溶质为NaAlO2、Na3PO4，由图可知，pH＝12、温度为80℃、时间为1h时碱浸时固相中P、Al 含量w%小，为最优反应条件，然后过滤分离出AlPO4，以此来解答。

(1)浸渣中含有SiO2，SiO2的重要用途为制备光导纤维、玻璃或水泥、硅等；酸浸中磷元素主要转化为H3PO4，该反应的化学方程式为Ca3(PO4)2+3H2SO4＝3CaSO4+2H3PO4；

(2)生石灰除了调节pH 外，另一作用是除去过量的硫酸根离子；

(3)滤液中钒元素以V3O93﹣形式存在，V3O93﹣易水解为[VO3(OH)]2﹣，该水解反应的离子方程式为V3O93﹣+3H2O3[VO3(OH)]2﹣+3H+；

(4)碱浸时，粗磷酸铝转化为可溶性溶质，则可溶性溶质分别是NaAlO2、Na3PO4；

(5)由图可知，pH＝12、温度为80℃、时间为1h时碱浸时固相中P、Al 含量w%小，为最优反应条件；

(6)物质的量浓度分别为0.01 molL﹣1的CaCl2和AlCl3的混合溶液中加入等体积的Na3PO4 溶液，c(Ca2+)＝0.01mol/L×＝0.005mol/L，c(Al3+)＝1.0×10﹣5 molL﹣1，此时c(PO43﹣)＝＝6.3×10﹣14mol∥L，Qc[Ca3(PO4)2]＝(0.005)3×(6.3×10﹣14)2＝7.9×10﹣35＜Ksp＝2.0×10﹣29，没有Ca3(PO4)2沉淀。