制备锂离子电池的正极材料的前体FPO4的一种流程如图1：
资料：i.磷灰石的主要成分是Ca5（PO4）3F
i i.Ca（H2PO4）2可溶于水，CaSO4•2H2O微溶于水
iii.Ksp=（FePO4）=1.3×10-22
iv.Fe3++EDTA4-⇌[Fe（EDTA）]-
（1）制备H3PO4
①用H3PO4溶液、H2SO4溶液分步浸取磷灰石生成HF、CaSO4•2H2O和H3PO4，主要反应是Ca5（PO4）3F+7H3PO4═5Ca（H2PO4）2+HF↑和 Ca（H2PO4）2+H2SO4+2H2O=CaSO4•2H2O↓+2H3PO4Ca（H2PO4）2+H2SO4+2H2O=CaSO4•2H2O↓+2H3PO4。
②增大酸浸反应速率的措施有 加热或将矿石粉碎或搅拌或适当提高酸的浓度等加热或将矿石粉碎或搅拌或适当提高酸的浓度等（只写1条）。
③其他条件不变时，若仅用H2SO4溶液酸浸，浸取的速率低于用H3PO4、H2SO4分步浸取法，原因是 生成的CaSO4•2H2O固体覆盖在磷灰石表面，减少了磷灰石与硫酸溶液的接触面积生成的CaSO4•2H2O固体覆盖在磷灰石表面，减少了磷灰石与硫酸溶液的接触面积。
（2）制备FePO4
将H3PO4、FeSO4、H2O2混合并调节溶液的pH制备FePO4。
①酸性条件下，生成FePO4的离子方程式是 2Fe2++2H3PO4+H2O2=2FePO4↓+2H2O+4H+2Fe2++2H3PO4+H2O2=2FePO4↓+2H2O+4H+。
②含磷各微粒的物质的量分数与pH的关系如图2。
pH=1时，溶液中的c（HPO42-）=10-7.3mol/L，则c（PO43-）=10-18.610-18.6mol/L。
再加入FeSO4晶体、H2O2溶液使溶液中的c（Fe3+）=1mol/L，不考虑溶液体积的变化，通过计算说明此时能否产生FePO4沉淀 Qc（FePO4）=1×10-18.6＞Ksp（FePO4），能产生FePO4沉淀Qc（FePO4）=1×10-18.6＞Ksp（FePO4），能产生FePO4沉淀。
③FePO4的纯度及颗粒大小会影响其性能，沉淀速率过快容易团聚。
i.研究表明，沉淀时可加入含EDTA4-的溶液，EDTA4-的作用是 发生反应Fe3++EDTA4-⇌[Fe（EDTA）]-，使c（Fe3+）降低，减小FePO4的沉淀速率，避免团聚；随着Fe3+被沉淀，上述平衡逆向移动，生成的Fe3+继续被沉淀发生反应Fe3++EDTA4-⇌[Fe（EDTA）]-，使c（Fe3+）降低，减小FePO4的沉淀速率，避免团聚；随着Fe3+被沉淀，上述平衡逆向移动，生成的Fe3+继续被沉淀。
i i.其他条件不变时，工业上选择pH=2而不是更高的pH制备FePO4，可能的原因是 pH更高时，产品中可能混有Fe（OH）3杂质；pH更高时，c（PO43-）大，可能沉淀速率过快导致团聚pH更高时，产品中可能混有Fe（OH）3杂质；pH更高时，c（PO43-）大，可能沉淀速率过快导致团聚（答出2点）。
【考点】制备实验方案的设计．
【答案】Ca（H2PO4）2+H2SO4+2H2O=CaSO4•2H2O↓+2H3PO4；加热或将矿石粉碎或搅拌或适当提高酸的浓度等；生成的CaSO4•2H2O固体覆盖在磷灰石表面，减少了磷灰石与硫酸溶液的接触面积；2Fe2++2H3PO4+H2O2=2FePO4↓+2H2O+4H+；10-18.6；Qc（FePO4）=1×10-18.6＞Ksp（FePO4），能产生FePO4沉淀；发生反应Fe3++EDTA4-⇌[Fe（EDTA）]-，使c（Fe3+）降低，减小FePO4的沉淀速率，避免团聚；随着Fe3+被沉淀，上述平衡逆向移动，生成的Fe3+继续被沉淀；pH更高时，产品中可能混有Fe（OH）3杂质；pH更高时，c（PO43-）大，可能沉淀速率过快导致团聚
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/27 10:35:59组卷：120引用：5难度：0.5
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1．硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质）．用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如图：
（1）在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有．
（2）“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe2+含量将下降，其原因是（用离子方程式表示）．
（3）根据下表数据：
在“除杂”步骤中，为除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值应小于氢氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，检验Fe3+已经除尽的试剂是；当pH=5时，溶液中c（Al3+）=mol•L-1（已知常温下Ksp[Al（OH）3]=2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀，则A的操作是．
（5）a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定，制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%，则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于（用含a、b的表达式表示）．发布：2025/1/19 8:0:1组卷：114引用：4难度：0.5 -
2．硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3等杂质）．用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下：
（1）在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有．
（2）“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe2+含量将下降，其原因是（用离子方程式表示）．
（3）根据下表数据：
在“除杂”步骤中，为除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值应小于氢氧化物 Al（OH）3 Fe（OH）3 Fe（OH）2 开始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61 ，检验
Fe3+已经除尽的试剂是．
（4）“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀，则操作B是．
（5）煅烧A的反应方程式是．
（6）a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定，制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%，则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于（用含a、b的表达式表示）．发布：2025/1/19 8:0:1组卷：5引用：1难度：0.5 -
3．硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质）．用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下：
（1）在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有．
（2）“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe2+含量将下降，其原因是（用离子方程式表示）．
（3）根据下表数据：
在“除杂”步骤中，为除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值应小于氢氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，常温下，当pH=5时，溶液中c（Al3+）=mol•L-1（已知常温下Ksp[Al（OH）3]═2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀，则A的操作是．发布：2025/1/19 8:0:1组卷：12引用：1难度：0.5
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