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正磷酸是由一個(gè)單一的磷氧四面體構(gòu)成的磷酸。在磷酸分子中P原子是sp雜化的,3個(gè)雜化軌道與氧原子間形成3個(gè)σ鍵,另一個(gè)P—O鍵是由一個(gè)從磷到氧的σ配鍵和兩個(gè)由氧到磷的d-pπ鍵組成的。σ配鍵是磷原子上的一對(duì)孤對(duì)電子向氧原子的空軌道配位而形成。d←p配鍵是氧原子的py、pz軌道上的兩對(duì)孤對(duì)電子和磷原子的dxz、dyz空軌道重疊而成。由于磷原子3d能級(jí)比氧原子的2p能級(jí)能量高很多,工業(yè)磷酸,組成的分子軌道不是很有效的,所以P—O鍵從數(shù)目上來(lái)看是三重鍵,但從鍵能和鍵長(zhǎng)來(lái)看是介于單鍵和雙鍵之間。這可能是磷酸濃溶液之所以粘稠的原因。
把硫酸按理論量的102%~104%加入萃取槽,與磷礦粉于75~85℃進(jìn)行萃取反應(yīng)4~8h。反應(yīng)后的料漿經(jīng)過(guò)濾,濾液即為磷酸,濃度一般在20%~25%P2O5,其中一部分返回萃取槽調(diào)節(jié)液固比,磷酸,另一部分送去蒸發(fā)濃縮,制得磷酸成品Ca5F(PO4)3 5H2SO4 10H2O→3H3PO4 5CaSO4·2H2O HF↑
濾渣經(jīng)多次洗滌后排出,其磷石膏用于制造硫酸的原料,洗液返回萃取槽用。
磷酸的原料主要是磷礦(主要成分為氟磷酸鈣Ca10F2(PO4)6)和以硫酸為主的無(wú)機(jī)酸。實(shí)驗(yàn)室制法:實(shí)驗(yàn)室可用強(qiáng)酸 磷酸鹽制備磷酸。3H PO43- ==== H3PO4 (原理:強(qiáng)酸制弱酸)濕法:工業(yè)上常用硫酸跟磷酸鈣、磷礦石反應(yīng)制取磷酸,濾去微溶于水的硫酸鈣沉淀,所得濾液就是磷酸溶液?;蜃尠琢着c酸作用,可得到純的磷酸溶液。3P4 20HNO3 8H2O ==== 12H3PO4 20NO↑熱法:白磷在空氣中燃燒生成wu氧化二磷,再經(jīng)水化制成。注意必須用熱水,因?yàn)閣u氧化二磷會(huì)和冷水反應(yīng)生成毒的偏磷酸。多磷酸的生產(chǎn):多磷酸的生產(chǎn)主要由正磷酸在適當(dāng)條件下脫水而成。重結(jié)晶法:將工業(yè)磷酸用蒸餾水溶解后,把溶液提純,經(jīng)過(guò)濾,磷酸生產(chǎn)廠家,使濾液符合食品級(jí)要求時(shí),濃縮,制得食用磷酸成品。
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