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正磷酸是由一個單一的磷氧四面體構成的磷酸。在磷酸分子中P原子是sp雜化的,3個雜化軌道與氧原子間形成3個σ鍵,另一個P—O鍵是由一個從磷到氧的σ配鍵和兩個由氧到磷的d-pπ鍵組成的。σ配鍵是磷原子上的一對孤對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軌道上的兩對孤對電子和磷原子的dxz、dyz空軌道重疊而成。由于磷原子3d能級比氧原子的2p能級能量高很多,工業(yè)磷酸,組成的分子軌道不是很有效的,所以P—O鍵從數目上來看是三重鍵,但從鍵能和鍵長來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℃進行萃取反應4~8h。反應后的料漿經過濾,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)和以硫酸為主的無機酸。實驗室制法:實驗室可用強酸 磷酸鹽制備磷酸。3H PO43- ==== H3PO4 (原理:強酸制弱酸)濕法:工業(yè)上常用硫酸跟磷酸鈣、磷礦石反應制取磷酸,濾去微溶于水的硫酸鈣沉淀,所得濾液就是磷酸溶液。或讓白磷與酸作用,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,再經水化制成。注意必須用熱水,因為wu氧化二磷會和冷水反應生成毒的偏磷酸。多磷酸的生產:多磷酸的生產主要由正磷酸在適當條件下脫水而成。重結晶法:將工業(yè)磷酸用蒸餾水溶解后,把溶液提純,經過濾,磷酸生產廠家,使濾液符合食品級要求時,濃縮,制得食用磷酸成品。
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