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磷酸

磷酸

磷酸或正磷酸,化学式H3PO4,分子量为97.9724,是一种常见的无机酸,是中强酸。由五氧化二磷溶于热水中即可得到。正磷酸工业上用硫酸处理磷灰石即得。磷酸在空气中容易潮解。加热会失水得到焦磷酸,再进一步失水得到偏磷酸。磷酸主要用于制药、食品、肥料等工业,也可用作化学试剂。

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磷酸或正磷酸,化学式H3PO4,分子量为97.9724,是一种常见的无机酸,是中强酸。由五氧化二磷溶于热水中即可得到。正磷酸工业上用硫酸处理磷灰石即得。磷酸在空气中容易潮解。加热会失水得到焦磷酸,再进一步失水得到偏磷酸。磷酸主要用于制药、食品、肥料等工业,也可用作化学试剂。


物理性质

市售磷酸是含85%H3PO4的粘稠状浓溶液。从浓溶液中结晶,则形成半水合物2H3PO4·H2O(熔点302.3K)。

化学性质

磷酸是三元中强酸,分三步电离,不易挥发,不易分解,几乎没有氧化性。具有酸的通性。

pKa1:2.12

pKa2:7.21

pKa3:12.67

(1)浓磷酸可以和氯化钠共热生成氯化氢气体(与碘化钾、溴化钠等也有类似反应),属于弱酸制强酸:

NaCl + H3PO4(浓) ==△== NaH2PO4 + HCl↑

原理:难挥发性酸制挥发性酸

(2)磷酸根离子具有很强的配合能力,能与许多金属离子生成可溶性的配合物。如Fe3+与PO43-可以生成无色的可溶性的配合物[Fe(PO4)2]3-和[Fe(HPO4)2]-,利用这一性质,分析化学上常用PO43-掩蔽Fe3+离子,浓磷酸能溶解钨、锆、硅、硅化铁等,并与他们形成配合物。

(3)磷酸受强热时脱水,依次生成焦磷酸、三磷酸和多聚的偏磷酸。三磷酸是链状结构,多聚的偏磷酸是环状结构。

2H3PO4 ==473-573K== H4P2O7 + H2O

3H3PO4 ==573K以上== H5P3O10 + 2H2O

4H3PO4 ==高温== (HPO3)4 + 4H2O

(4)需要特别注意的是,浓热的磷酸能腐蚀二氧化硅,生成杂多酸。但由于反应原理过于复杂,因此中学课程将其简化为氢氟酸是能与二氧化硅反应的酸。浓热磷酸还能分解绝大部分矿物,如铬铁矿、金红石、钛铁矿等。

酸根离子

盐类

磷酸盐有三类:正盐(含PO43-),酸式盐磷酸一氢盐(含HPO42-)和磷酸二氢盐(含H2PO4-)。

三类盐之间的关系为:

(1)溶解性

正盐和一氢盐:除钾、钠、铵等少数盐外,其余都难溶于水,但能溶于强酸。

二氢盐:都易溶于水。

(2)相互转化

向磷酸中滴加碱液,随着碱液的增多,先后生成磷酸二氢盐、磷酸一氢盐、磷酸盐。

向磷酸盐溶液中滴加强酸,随着酸的增多,先后生成磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、磷酸。

(3)离子共存的问题

①H2PO4-、 HPO42-、PO43-与H+不能共存。

②H2PO4-、HPO42-与OH-不能共存。

③H2PO4-与PO43-不能共存(化合生成HPO42-)。

④H2PO4-与HPO42-可共存,HPO42-和PO43-可共存。

检验

磷酸盐与过量钼酸铵在浓硝酸溶液中反应有淡黄色磷钼酸铵晶体析出,这是鉴定磷酸根离子的特征反应:

PO43- + 12MoO42- + 3NH4+ + 24H+ ==== (NH4)3[P(Mo12O40)]·6H2O↓ + 6H2O


中文名:磷酸       别称:正磷酸         化学式:H3PO4

英文名:Phosphoric acid                分子量:98

CAS登录号:7664-38-2        EINECS登录号:231-633-2

外观:白色固体,大于42℃时为无色粘稠液体

水溶性:可与水以任意比互溶

熔点:42℃      沸点:261℃    密度1.874g/mL(液态)

应用:主要用于制药、食品、肥料等工业,也可用作化学试剂

危险品运输编号:UN3453  8/PG 3

安全防护

磷酸无强氧化性,无强腐蚀性,属于较为安全的酸,属低毒类,有刺激性。

LD50:1530mg/kg(大鼠经口);2740mg/kg(兔经皮)

刺激性:兔经皮595mg/24小时,严重刺激;兔眼119mg严重刺激。

接触时注意防止入眼,防止接触皮肤,防止入口即可。

遇H发孔剂可燃; 受热排放有毒磷氧化物烟雾。

磷酸蒸气能引起鼻黏膜萎缩;对皮肤有相当强的腐蚀作用,可引起皮肤炎症性疾患;能造成全身中毒现象。

若有磷酸蒸气入眼,应立即用大量生理盐水冲洗,随后送医院救治。

空气中更高容许浓度为1mg/m3。生产人员工作时应穿戴防护用具,如工作服、橡皮手套、橡皮或塑料围裙、长筒胶靴。注意保护呼吸器官和皮肤,如不慎溅到皮肤,应立即用大量清水冲洗,把磷酸洗净后,一般可用红汞溶液或龙胆紫溶液涂抹患处,严重时应立即送医院诊治。



应用领域

农业:磷酸是生产重要的磷肥(过磷酸钙、磷酸二氢钾等)的原料,也是生产饲料营养剂(磷酸二氢钙)的原料。

工业:磷酸是一种重要的化工原料,主要作用如下:

1、处理金属表面,在金属表面生成难溶的磷酸盐薄膜,以保护金属免受腐蚀。

2、和硝酸混合作为化学抛光剂,用以提高金属表面的光洁度。

3、生产洗涤用品、杀虫剂的原料磷酸酯。

4、生产含磷阻燃剂的原料。

食品:磷酸是食品添加剂之一,在食品中作为酸味剂、酵母营养剂,可口可乐中就含有磷酸。磷酸盐也是重要的食品添加剂,可作为营养增强剂。

医学:磷酸可用于制取含磷药物,例如甘油磷酸钠等。