【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的备注。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。  

第五章氮和磷，氮族元素 

§5-10：磷酸和磷酸盐，磷肥

磷酸

【01】磷酸是无色透明的晶体，易溶于水。通常所用的磷酸是一种含磷酸70~80%的糖浆状溶液。工业上制取磷酸是用磷酸钙（象纤核磷灰石）跟硫酸共热，反应如下：

【02】滤去微溶于水的硫酸钙沉淀，所得滤液就是磷酸溶液。

【03】磷酸是一种三价酸，它的分子里含有三个可电离的氢离子，在水溶液里将分步电离出氢离子，同时生成三种不同的阴离子：带1个负电荷的（或负1价的）磷酸二氢根离子H₂PO₄⁻，带2个负电荷的（负2价的）磷酸氢根离子HPO₄⁻⁻和带3个负电荷的（负3价的）磷酸根离子PO₄⁻⁻⁻（参见并复习§4-4）【山注，化2-4-04第18段，传送门CV21610710】。第一步电离比较容易，电离度较大，所以磷酸是一种中等强度的无机酸。工业上、农业上，除硫酸、盐酸、硝酸外，磷酸也是常用而有价值的酸类。主要用途是制造各种磷酸盐和磷肥。

磷酸盐

【04】由于磷酸是一种三价酸，能生成三种不同的阴离子，因此也有三种和它们相对应的不同盐类。以钠盐为例，它们的组成是：NaH₂PO₄、Na₂HPO₄、Na₃PO₄。前二种是酸式盐，后一种是正盐。

【05】磷酸的盐类，除钾盐、钠盐和铵盐能溶于水外，其他金属的磷酸盐的溶解度大都很小。以同一种金属的盐来说，磷酸二氢盐的溶解度比较最大，依次减少，正盐几乎都不溶于水。碱金属的正盐在水中强烈水解而成酸式盐，并使溶液呈强碱性。所以磷酸钠可用作洗涤剂。

【06】磷酸银Ag₃PO₄是一种黄色固体，不溶于水而能溶于稀酸，因此在可溶性的磷酸溶液中加入银盐溶液时，就会产生黄色沉淀：

【07】溶液加酸后沉淀又将溶解。这个现象，有时可利用它作为检验磷酸盐的方法，但结果不一定可靠，因为另外还有一些盐，如砷酸盐、硅酸盐等也有类似的反应。

【08】在磷酸盐中，钙盐是有重要实际意义的。前面曾提过，它们是制造磷酸、各种磷酸盐，特别是农业上所必需的磷肥的原料。

磷肥

【09】磷元素和氮元素一样，是植物需要的一种重要养分，它能促进植物发育和成熟，并使果实结得更为饱满。所以缺乏磷元素对种子植物，如谷物和果树的收获量都有很大影响。在土壤里虽有少量的磷酸盐存在，但即使是肥沃的土壤，能被植物摄取的可溶性磷酸盐的含量还是不多的。所以施用磷肥和施用氮肥一样，是提高农业生产的重要措施之一。

【10】过去农民常用动物骨粉、鸟粪等作为磷肥的主要来源，但这些东西的数量有限，对现代化农业来说，显然是不够的。因此，化学磷肥的生产，也是重要化学工业之一。

【山注，世界倒数第三的小国瑙鲁，面积虽只有约21平方公里，但其却曾经十分富有，因为其国土曾经有80%的区域都有富含磷酸盐的磷矿，而这些磷矿的来源就来自于鸟粪，由于瑙鲁国位于太平洋上，四周都是大海，因此经过这片区域的海鸟就必须在瑙鲁国歇脚拉撒，久而久之瑙鲁国中就积累了大量的磷矿。不过如今瑙鲁国的磷矿早已枯竭，瑙鲁人无比豪奢的生活也就因此而一去不复返了。更多关于瑙鲁国的故事可参见华朝通辽可汗所著的《世界“通”史卷五·瑙鲁本纪·如何靠捡屎成为世界首富？》BV1yU4y1x7xq】

【11】制法最简便的化学磷肥是磷矿粉，就是把天然产的磷矿石磨成细粉即成。由于磷矿粉的主要成分是不溶于水的磷酸钙，不能为植物直接摄取，只有在酸性土壤里，和那里存在的有机酸反应后，生成了能溶于水的酸式盐，才有可能被摄取。因此作用较慢，肥效不高。所以现在已把磷矿石经过化学加工，做成可溶性的磷酸盐，使植物容易摄取。

【12】应用最广泛的可溶性磷肥是过磷酸钙。它是用适量的硫酸跟纤核磷灰石起反应而制得的磷酸二氢钙和硫酸钙的混和物：

【13】把反应的生成物经过破碎、干燥、筛析，制成颗粒状的物质即成过磷酸钙磷肥。使用时，可以单独施用，也可以和天然肥料混和使用。但应注意，过磷酸钙也不能与消石灰混和使用，因为它们会发生反应，生成不溶性的磷酸钙而失去肥效：

【14】由于过磷酸钙中存在着大量的没有肥效的硫酸钙，所以肥效不高。工业上又制成一种成分比较纯粹的磷酸二氢钙，叫做重过磷酸钙的磷肥，它的肥效较高。也有制成成分为磷酸氢钙CaHPO₄的磷肥，叫做沉淀磷酸钙。但这种磷肥只能应用于酸性土壤中。当然，这些磷肥的制造过程比较繁复，一般先制成磷酸溶液后，再中和制得。

【15】此外，还有一种既含有磷，又含有氮的肥料，叫做磷酸铵肥料（通常叫做安福粉）。它是用氨来中和磷酸而制得的磷酸二氢铵NH₄H₂PO₄和磷酸氢二铵(NH₄)₂HPO₄的混和物，是一种肥效很高的氮磷混合肥；如果再加些钾盐进去，就成一种完全肥料。

【16】磷肥的种类很多，计算它的有效成分含量，习惯上总是折算成含P₂O₅的量的百分率来表示。例如纯净磷酸钙肥料和纯净沉淀磷酸钙肥料的有效成分，用P₂O₅含量表示，分别为：

【17】如果把它们折算起来，那末，1斤纯净沉淀磷酸钙肥料的有效成分，相等于1.14斤纯净磷酸钙肥料的有效成分。计算如下：

1斤×52.2%=x斤×45.76%；∴ x=52.2%/45.76%=1.14斤。

习题5-10

1、下列各种物质是怎样依次变化的？写出相应的化学方程式：

P→P₂O₅→H₃PO₄→Ca₃(PO₄)₂

2、把NH₃通入磷酸溶液，可以生成哪些物质？写出有关的化学方程式，并注明生成物的名称。

3、写出下列各化合物的分子式：

磷酸二氢钾，磷酸氢二钾，磷酸氢镁，磷酸钙，偏磷酸钙。

4、写出下列各化合物的名称，并注明能否溶解于水：

KHPO₄、NH₄H₂PO₄、CaHPO₄、Na₃PO₄

5、用计算回答下列磷肥中，哪一种含磷的百分率最高？

(1)过磷酸钙；(2)重过磷酸钙；(3)沉淀磷酸钙。【重过磷酸钙，26.5%】

6、过磷酸钙与磷酸铵肥料为什么不能和消石灰混和使用？分别说明理由，并写出有关化学方程式。

7、用Ca₃(PO₄)₂含量为60%的纤核磷灰石1吨，可以制得过磷酸钙多少吨？并需98%的硫酸多少吨？【0.98吨，0.39吨】

8、含30%P₂O₅的纤核磷灰石100斤，相等于使用多少斤过磷酸钙肥料？[提示：先算出过磷酸钙折合成P₂O₅含量的百分率]【106.15斤】