多聚磷酸如何制成98%的磷酸?
多聚磷酸是由磷酸(H3PO4)通过加热脱水缩合生成的,根据相关资料,可以通过将五氧化二磷加入纯水后加热缩合来制备,该物质在室温下为无色透明的糖浆状物质,而在低温下则呈现为坚固的玻璃状,加热至50~60摄氏度时,它将开始流动。
化学方程式如下:(nHPO3)m + H2SO4 → mH3PO4 + nSO3 + H2O,在此反应中,n和m分别代表多聚磷酸和硫酸的摩尔比,硫酸作为强酸,能够将多聚磷酸分解为磷酸,同时生成硫酸三氧化物SO3和水。
合成方法包括:将磷酸和五氧化二磷加热进行聚合反应,加入双氧水以去除溶液中的铁离子,经过净化、冷却和过滤,最终制得多磷酸成品。
通过让白磷与硝酸反应,也可以得到纯净的磷酸溶液,反应方程式为:3P4 + 20HNO3 + 8H2O → 12H3PO4 + 20NO↑,热法则是通过白磷在空气中燃烧生成五氧化二磷,再经水化制成磷酸,需要注意的是,必须使用热水,因为五氧化二磷与冷水反应会生成剧毒的偏磷酸。
在实验室中制备多聚磷酸具有一定的危险性,将一定量的85%磷酸与五氧化二磷混合,加热至200摄氏度,反应30分钟即可得到多聚磷酸。
还有一种吸收法,即将黄磷燃烧得到的五氧化二磷,用预先冷却的磷酸进行冷却和吸收,从而制得多聚磷酸和高浓度磷酸产品,湿法制备的肥料级磷酸经过一定时间的澄清过滤后,经预处理脱氟浓缩,也可制备高浓度磷酸。
浓热磷酸与二氧化硅反应生成杂多酸的化学方程式和原理是什么?
需要注意的是,浓热的磷酸能够腐蚀二氧化硅,生成杂多酸,化学方程式如下:H3PO4 → (HPO3)4 + 4H2O,这一反应的原理较为复杂,通常在中学课程中将其简化为氢氟酸是唯一能与二氧化硅反应的酸。
二氧化硅是原子晶体,是玻璃的主要成分,它不能与水直接化合生成酸,但可以与碱性氧化物或强碱溶液在熔融状态下反应,生成硅酸盐,SiO2 + NaOH → Na2SiO3 + H2O,二氧化硅的化学性质相对稳定。
作为一种酸性氧化物,二氧化硅通常不与一般酸反应,气态氟化氢可以与二氧化硅反应生成气态四氟化硅,在热的浓强碱溶液或熔化的碱中,它可以生成硅酸盐和水,二氧化硅还能与多种金属氧化物在高温下反应生成硅酸盐。
磷酸在空气中容易潮解,加热会失水生成焦磷酸,进一步失水则生成偏磷酸,磷酸主要用于制药、食品、肥料等工业领域,包括作为防锈剂和食品添加剂。
多聚偏磷酸具有环状结构;浓热磷酸不仅能腐蚀二氧化硅生成杂多酸,还能分解大部分矿物,如铬铁矿、金红石、钛铁矿等,磷酸属于中强酸,其结晶点为21摄氏度,低于此温度时会析出半水物结晶。
磷酸与二氧化硅反应生成的硅磷酸和杂多酸结构多样,通常是由SiO4四面体与PO4四面体通过氧原子连接而成,二氧化硅是酸性氧化物,其对应的最高价水化物为硅酸,它几乎不与除热磷酸、氟化氢和魔酸以外的其他酸反应。
聚磷酸与磷酸的转化过程
在配制溶液时,应将多聚磷酸逐渐加入适量的水中,并搅拌均匀,可以使用磁力搅拌器或其他适当的搅拌设备,在溶液配制完成后,使用pH计检查其pH值,如果需要,可以通过添加酸或碱来调整pH值。
聚磷酸是由磷酸加热脱水缩合生成的,15浓度的聚磷酸在溶于水和乙醇时,加热到213摄氏度会失去部分水转变为焦磷酸,加热到300摄氏度时会失去一分子水,进一步转变为偏磷酸(HPO3),具有吸湿性,能吸收空气中的水分。
磷酸分子之间通过脱水作用可以形成多聚磷酸,反应方程式为:nH3PO4 → Hn+2PnO3n+1 + (n-1)H2O,随着多聚磷酸分子量的增加,其熔点升高,从磷酸的常温液态转变为固态,酸性也有所增强,配位能力也随之提高。
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希望本篇文章《探究多聚磷酸溶解之谜,深入解析其反应机理与适用溶剂特性》能对你有所帮助!
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