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沸 点
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158℃
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水溶性
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可与水以任意比互溶
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密 度
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1.874g/mL(液态)
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外 观
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白色固体,大于42℃时为无色粘稠液体
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应 用
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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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危险品运输编号
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UN 3453 8/PG 3
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酸性强度
中强酸
物理性质
沸点:261℃(分解,磷酸受热逐渐脱水,因此没有自身的沸点)
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)。
结(冰)晶点:
磷酸属于中强酸,其结晶点(冰点)为21℃,当低于此温度时会析出半水物结(冰)晶。当然,通常磷酸在10℃以上甚至更低温度下也不结(冰)晶,这是由于磷酸具有过冷的特性,也就是实际上市售的磷酸在低于21℃时会偏离其结(冰)晶点,不会立即结(冰)晶的现象存在。但这样的低温只要维持一段时间,在静止的状态下,磷酸很容易产生结(冰)晶。
磷酸结晶就像其他液体结晶一样属于物理变化而非化学变化。其化学性质不会因结晶而改变,也即磷酸的质量是不会因结晶而受影响的,只要给予温度熔化或加热水稀释溶化,仍可以正常使用。
结晶特性:磷酸浓度高、纯度高,结晶性高。根据经验,当气温在4摄氏度上下,浓度大于85%时,其结晶性增大,若不慎混入结(冰)晶磷酸,会造成原本没有结(冰)晶的磷酸立即感染而结(冰)晶,而且磷酸结(冰)晶异常迅速,直致磷酸储存容器大部结(冰)晶。磷酸结(冰)晶后,上部磷酸边稀,下部沉积针状结(冰)晶体纯磷酸。根据经验,75%磷酸在较低(4℃附近)的温度下也较难结(冰)晶,因此在较低的气温条件下,建议使用75%磷酸比较妥当。
磷酸结(冰)晶好比水结冰,是其本身的物理性能,固有属性,不能改变,只有妥善保存处理才能防止结(冰)晶。
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),属于高沸点酸制低沸点酸:
NaCl + H3PO4(浓) ==△== NaH2PO4 + HCl↑
(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PO
43-可以生成无色的可溶性的配合物[Fe(PO
4)
2]3-和[Fe(HPO
4)
2]-,利用这一性质,分析化学上常用PO
43-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唯一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:
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。
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
化学性质
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),属于高沸点酸制低沸点酸:
NaCl + H3PO4(浓) ==△== NaH2PO4 + HCl↑
(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PO
43-可以生成无色的可溶性的配合物[Fe(PO
4)
2]3-和[Fe(HPO
4)
2]-,利用这一性质,分析化学上常用PO
43-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唯一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:
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。
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
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。[1]
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
空气中最高容许浓度为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。[1]
工业:磷酸是一种重要的化工原料,主要作用如下:
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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。
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和硝酸混合作为化学抛光剂,用以提高金属表面的光洁度。
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生产洗涤用品、杀虫剂的原料磷酸酯。
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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。