Question

2．亞磷酸（H₃PO₃）是重要的無機精細(xì)化工品，熔點74℃，沸點180℃，易溶于水、乙酸等．
（1）H₃PO₃ 是一種二元弱酸，在水中的電離方程式為H₃PO₃?H₂PO₃^-+H⁺，H₂PO₃^-?HPO₃^2-+H⁺．
（2）H₃PO₃ 在200℃時開始分解生成兩種產(chǎn)物，分別是PH₃和H₃PO₄（填化學(xué)式）．
（3）某廠利用工業(yè)廢渣亞磷酸鈣（CaHPO₃，難溶于水）制取H₃PO₃ 的工藝流程如圖：
①工業(yè)廢渣與Na₂CO₃溶液反應(yīng)的離子方程式為CaHPO₃+CO₃^2-=CaCO₃+HPO₃^2-．
②向濾液中先加入H₃PO₃調(diào)節(jié)pH 為5，此時溶液中c（H₂PO₃^-）：c（HPO₃^2-）=40：1；
再加入H₂SO₄，主要反應(yīng)離子方程式為H⁺+H₂PO₃^-=H₃PO₃．（已知：H₃PO₃ 的 Ka₁=5.0×10^-2，Ka₂=2.5×10^-7）
③從乙酸層中分離出H₃PO₃，采用的方法是d（選填序號）．
a．過濾              b．分液               c．蒸發(fā)              d．減壓蒸餾
④副產(chǎn)品的主要成分為Na₂SO₄（填化學(xué)式）．

Answer 1

分析 （1）亞磷酸（H₃PO₃） 為二元弱酸，分步電離且電離可逆；
（2）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中元素化合價有升有降分析；
（3）利用工業(yè)廢渣亞磷酸鈣（CaHPO₃，難溶于水）制取H₃PO₃ 的工藝流程：向工業(yè)廢渣中加入過量碳酸鈉溶液，發(fā)生反應(yīng)：CaHPO₃+CO₃^2-=CaCO₃+HPO₃^2-，過濾，向含有HPO₃^2-的濾液中亞磷酸和硫酸，H⁺+H₂PO₃^-=H₃PO₃，向得到的固液混合物中加入無水乙酸，亞磷酸溶于乙酸，過濾，對乙酸層減壓蒸餾得產(chǎn)品，副產(chǎn)品的主要成分為硫酸鈉，據(jù)此分析．

解答 解：（1）亞磷酸（H₃PO₃） 為二元弱酸，分步電離且電離可逆，電離方程式為H₃PO₃?H₂PO₃^-+H⁺，H₂PO₃^-?HPO₃^2-+H⁺；
故答案為：H₃PO₃?H₂PO₃^-+H⁺，H₂PO₃^-?HPO₃^2-+H⁺；
（2）H₃PO₃中P為+3價，分解生成的PH₃中P為-3價，則另一種分解產(chǎn)物中P的化合價應(yīng)該升高，為+5價，該物質(zhì)為：H₃PO₄；
故答案為：H₃PO₄；
（3）①工業(yè)廢渣亞磷酸鈣（CaHPO₃）與過量碳酸鈉溶液生成碳酸鈣和亞磷酸氫鈉，離子方程式為：CaHPO₃+CO₃^2-=CaCO₃+HPO₃^2-；
故答案為：CaHPO₃+CO₃^2-=CaCO₃+HPO₃^2-；
②pH 為5，即c（H⁺）=10^-5mol/L，H₃PO₃ 是一種二元弱酸，電離方程式為H₃PO₃?H₂PO₃^-+H⁺，Ka₁=5.0×10^-2，第一步電離程度較大，則c（H₂PO₃^-）=c（H⁺）=10^-5mol/L，H₂PO₃^-?HPO₃^2-+H⁺，Ka₂=2.5×10^-7，第二步電離程度極小，Ka₂=$\frac{c（{H}^{+}）•c（HP{{O}_{3}}^{2-}）}{c（{H}_{2}P{{O}_{3}}^{-}）}$≈c（HPO₃^2-）=2.5×10^-7，c（H₂PO₃^-）：c（HPO₃^2-）=10^-5：2.5×10^-7=40：1；加入H₂SO₄，反應(yīng)離子方程式為H⁺+H₂PO₃^-=H₃PO₃；
故答案為：40：1；H⁺+H₂PO₃^-=H₃PO₃；
③亞磷酸與乙酸沸點相差較大，用減壓蒸餾的方式從乙酸層中分離出H₃PO₃；
故答案為：d；
④該流程中的鈉離子與硫酸根離子未除去，副產(chǎn)品的主要成分為Na₂SO₄；
故答案為：Na₂SO₄．

點評 本題考查了物質(zhì)的制備，涉及對工藝流程的理解、氧化還原反應(yīng)、對條件的控制選擇與理解、電離平衡常數(shù)計算等，理解工藝流程原理是解題的關(guān)鍵，是對學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)與數(shù)據(jù)處理能力，題目難度中等．