Question

3．磷單質(zhì)及其化合物有廣泛應(yīng)用．
（1）磷酸二氫鈣，廣泛用于動物的飼料添加劑．目前其制備的新工藝方法有：石灰法：用石灰石中和磷酸，控制終點pH為3.2，既得磷酸二氫鈣．請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式CaCO₃+2H₃PO₄=Ca（H₂PO₄）2+H₂O+CO₂↑；若有1×10³kg石灰石最多能生產(chǎn)2.34×10³kg磷酸二氫鈣．
（2）用石英、焦炭與磷灰石[主要成分Ca₅（PO₄）₃F]在高溫下制備黃磷（P₄）的化學(xué)方程式為：4Ca₅（PO₄）₃F+21SiO₂+30C=3P₄+20CaSiO₃+30CO↑+SiF₄↑：在此反應(yīng)中，副產(chǎn)物礦渣可用來制水泥．
（3）三聚磷酸可視為三個磷酸分子（磷酸結(jié)構(gòu)簡式如圖）之間脫去兩個水分子的產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)簡式為．三聚磷酸鈉（俗稱“五鈉”）是常用的水處理劑，其化學(xué)式為Na₅P₃O₁₀．
（4）次磷酸鈉（NaH₂PO₂）可用于化學(xué)鍍鎳．化學(xué)鍍鎳的溶液中含有Ni²⁺和H₂PO₂^-，在酸性條件下發(fā)生下述反應(yīng)：請配平該反應(yīng)離子方程式．1Ni²⁺+1H₂PO₂^-+H₂O→1Ni⁺+1H₂PO₃^-+2H⁺．
（5）H₃PO₂可用電滲析法制備，“四室電滲析法”工作原理如圖所示（陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過）：
①寫出陽極的電極反應(yīng)式4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．
②分析產(chǎn)品室可得到H₃PO₂的原因陽極室的H⁺穿過陽膜擴散至產(chǎn)品室，原料室的H₂PO₂^-穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H₃PO₂．

Answer 1

分析 （1）碳酸鈣與硫酸反應(yīng)生成磷酸二氫鈣和二氧化碳和水；依據(jù)方程式計算生成硫酸二氫鈣的質(zhì)量；
（2）依據(jù)副渣成分判斷解答；
（3）相鄰的磷酸分子中1個去掉羥基，一個去掉氫原子即可形成三聚磷酸；三聚磷酸與5分子氫氧化鈉反應(yīng)生成三聚磷酸鈉；
（4）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中化合價變化及質(zhì)量守恒定律判斷反應(yīng)物和生成物，并配平反應(yīng)方程式；
（5）①根據(jù)陽極中陰離子為硫酸根離子、氫氧根離子和H₂PO₂^-，判斷放電能力強弱，然后寫出陽極的電極反應(yīng)式；
②根據(jù)圖示“四室電滲析法”工作原理分析產(chǎn)品室可得到H₃PO₂的原因．

解答 解：（1）碳酸鈣與硫酸反應(yīng)生成磷酸二氫鈣和二氧化碳和水，方程式為：CaCO₃+2H₃PO₄=Ca（H₂PO₄）2+H₂O+CO₂↑，
設(shè)生成磷酸二氫鈣的質(zhì)量為m，依據(jù)方程式：
CaCO₃+2H₃PO₄=Ca（H₂PO₄）2+H₂O+CO₂↑，
100            234
1×10³kg        m
解得m=2.34×10³kg；
故答案為：CaCO₃+2H₃PO₄=Ca（H₂PO₄）₂+H₂O+CO₂↑；2.34×10³；
（2）用石英、焦炭與磷灰石[主要成分Ca₅（PO₄）₃F]在高溫下制備黃磷（P₄）的化學(xué)方程式為：4Ca₅（PO₄）₃F+21SiO₂+30C=3P₄+20CaSiO₃+30CO↑+SiF₄↑：在此反應(yīng)中，副產(chǎn)物礦渣含有硅酸鈣，硅酸鈣為制備水泥的主要原料，
故答案為：制水泥；
（3）相鄰的磷酸分子中1個去掉羥基，一個去掉氫原子即可形成三聚磷酸，結(jié)構(gòu)簡式為；三聚磷酸與5分子氫氧化鈉反應(yīng)生成三聚磷酸鈉化學(xué)式為：Na₅P₃O₁₀；

故答案為：；Na₅P₃O₁₀；

（4）由氧化還原反應(yīng)中化合價升降相等進(jìn)行配平：鎳元素的化合價降低了2價，磷元素的化合價升高的2價，所以根據(jù)原子守恒結(jié)合電荷守恒可得配平的方程式為：H₂O+Ni²⁺+H₂PO₂^-═Ni+H₂PO₃^-+2H⁺，鎳離子被還原成金屬Ni，還原產(chǎn)物為Ni，
故答案為：1；1；H₂O；1；1；2H⁺；
（5）①由于陽極中陰離子為硫酸根離子、氫氧根離子和H₂PO₂^-，其中放電能力最強的是氫氧根離子，則陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
②產(chǎn)品室可得到H₃PO₂的原因是：陽極室的H⁺穿過陽膜擴散至產(chǎn)品室，原料室的H₂PO₂^-穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H₃PO₂，
故答案為：陽極室的H⁺穿過陽膜擴散至產(chǎn)品室，原料室的H₂PO₂^-穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H₃PO₂．

點評 本題為綜合題，考查了化學(xué)方程式的書寫、氧化還原反應(yīng)方程式配平、電極反應(yīng)書寫，明確電解池工作原理，準(zhǔn)確判斷離子放電順序是解題關(guān)鍵，題目難度中等．