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正磷酸是由一个单一的磷氧四面体构成的磷酸。在磷酸分子中P原子是sp杂化的,3个杂化轨道与氧原子间形成3个σ键,另一个P—O键是由一个从磷到氧的σ配键和两个由氧到磷的d-pπ键组成的。σ配键是磷原子上的一对孤对电子向氧原子的空轨道配位而形成。d←p配键是氧原子的py、pz轨道上的两对孤对电子和磷原子的dxz、dyz空轨道重叠而成。由于磷原子3d能级比氧原子的2p能级能量高很多,组成的分子轨道不是很有效的,所以P—O键从数目上来看是三重键,但从键能和键长来看是介于单键和双键之间。这可能是磷酸浓溶液之所以粘稠的原因。
磷酸的原料主要是磷矿(主要成分为氟磷酸钙Ca10F2(PO4)6)和以***为主的无机酸。实验室制法:实验室可用强酸+磷酸盐制备磷酸。3H++PO43-====H3PO4(原理:强酸制弱酸)湿法:工业上常用***跟磷酸钙、磷矿石反应制取磷酸,滤去微溶于水的***钙沉淀,所得滤液就是磷酸溶液。或让白磷与酸作用,可得到纯的磷酸溶液。
镍钼铬铁合金(哈氏合金)适用于温度可达沸点的全浓度磷酸,哈氏合金在常温浓酸中的腐蚀性能优于常温稀酸中的腐蚀,在常温、85℃纯酸中,几乎觉察不出腐蚀,磷酸中存在氟离子时对哈氏合金的腐蚀性没有影响,但三价铁离子的存在能增大哈氏合金的腐蚀;哈氏合金能同时满足耐腐蚀高强度的要求,常用作泵轴、叶轮、搅拌机叶片,也常用于耐酸、耐氧化性介质、耐磷酸和其他强腐蚀性介质的混合液,首命长,但价格高;一般在能用黄铜、高硅铁、不锈钢或其他较低廉的金属或非金属时,就尽量不用哈氏合金。
喷射除雾流程将液态***经磷喷嘴送入燃烧水合塔,同时用压缩空气使磷雾化,燃烧生成的立即与水形成磷酸酸雾。将酸雾经热交换器冷却后被喷射除雾器吸人,酸雾在喷射器喉部碰撞,凝集成大颗粒后在旋风分离器内回收,配制成85%H3PO4,制得磷酸成品。以热法还原所生产的工业磷酸为原料,加热至80℃左右,然后通入化氢气体达到饱和,密闭静置,使硫化和硫化铅沉淀完全,过滤。加热滤液不超过150℃,蒸发,以除去化氢和化氢气体,浓缩至相对密度等于1。90为止。如需进一步提高质量,可先用上述磷酸用水稀释至相对密度为1。06以下,过滤、蒸发、浓缩至相对密度为1。70(20℃),冷却,得到的是松散的含水***磷酸。
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