Question

【題目】化學(xué)反應(yīng)原理對(duì)于研究化學(xué)物質(zhì)有十分重要的意義。

（1）已知次磷酸(H3PO2，一元中強(qiáng)酸)和亞磷酸(H3PO3，結(jié)構(gòu)式為，二元中強(qiáng)酸)均是重要的精細(xì)化工產(chǎn)品。

①寫出次磷酸的結(jié)構(gòu)式：_____________________________________。

②已知某溫度下0.01 mol·L-1的NaOH溶液pH=10，將該NaOH溶液與等濃度等體積的次磷酸溶液混合，混合后溶液pH=7，則此時(shí)c(OH－)—c(H3PO2)=___________。(用具體數(shù)值表示)

（2）實(shí)驗(yàn)室配制FeCl3溶液時(shí)，需要將FeCl3固體溶解在較濃的鹽酸中，其原因是_______________________________________________________(用離子方程式和必要的文字說(shuō)明)。

已知25℃時(shí)，Fe(OH)3的Ksp＝4.0×10-38，配制100ml 5 mol·L-1的FeCl3溶液，至少需要加入_______mL 2 mol·L-1的鹽酸(忽略加入鹽酸的體積)。

（3）工業(yè)廢水中的Cr2O72-對(duì)生態(tài)系統(tǒng)有很大損害。常用的處理方法有兩種。

①還原沉淀法：Cr2O72-Cr3＋Cr(OH)3。常溫下，要使Cr3+沉淀完全，溶液的pH應(yīng)調(diào)至________。(已知Cr(OH)3的Ksp＝10-32)

②電解法：用鐵和石墨做電極，電解產(chǎn)生的還原劑將Cr2O72-還原成Cr3+，最終產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀。若有1mol Cr2O72-被還原，理論上導(dǎo)線中通過(guò)___________mol電子。

Answer 1

【答案】 10-7 mol·L-1 ( Fe3＋+3H2OFe(OH)3+3H+ 加入鹽酸可以抑制Fe3＋的水解 2.5 5 12

【解析】

（1）①在無(wú)機(jī)含氧酸中，酸電離出的H+皆來(lái)自于酸分子中羥基O-H鍵的斷裂，故一般酸分子中有幾個(gè)羥基，該酸就是幾元酸；

②題中說(shuō)明次磷酸是中強(qiáng)酸，則其形成的鹽溶液中存在水解平衡，列出電荷守恒式、物料守恒式，再作差即可得到題中要求計(jì)算的數(shù)據(jù)；

（2）將FeCl3固體溶解在較濃的鹽酸中，是因?yàn)辂}酸可以抑制Fe3＋的水解；題中說(shuō)明忽略加入鹽酸的體積，可認(rèn)為溶液體積保持不變，根據(jù)溶度積的公式可以計(jì)算出溶液中OH-的濃度，從而得到H+的濃度，在根據(jù)H+的物質(zhì)的量不變計(jì)算；

（3）①當(dāng)c(Cr3+)≤ 1×10-5mol·L-1時(shí)，可認(rèn)為Cr3+沉淀完全，根據(jù)溶度積的公式可以計(jì)算出溶液中OH-的濃度，從而得到H+的濃度和溶液pH；②需要認(rèn)真讀題，題中說(shuō)明還原劑由電解而來(lái)，并非Cr2O72-發(fā)生電解反應(yīng)，需要根據(jù)Cr2O72-的量來(lái)確定還原劑Fe2+的量，從而計(jì)算得出導(dǎo)線中通過(guò)電子的量。

（1）①含氧酸中的H+都是來(lái)自于羥基中O-H鍵的斷裂，亞磷酸中含有兩個(gè)羥基，故其是二元酸(盡管其含三個(gè)氫原子)，故一元酸次磷酸含有一個(gè)羥基，則其結(jié)構(gòu)式為；

②將NaOH溶液與等濃度等體積的次磷酸溶液混合得到NaH2PO2溶液，根據(jù)物料守恒有：c(Na+)=c(H3PO2)+c(H2PO2-)，根據(jù)電荷守恒有：c(Na+)+c(H+)=c(H2PO2-)+c(OH-)，將兩個(gè)守恒式相減可得：c(OH-)-c(H3PO2)=c(H+)，由于NaOH溶液和次磷酸溶液混合后溶液pH=7，即溶液中c(H+)=10-7mol·L-1，故c(OH-)-c(H3PO2)= 10-7mol·L-1；

（2）FeCl3溶液中有：Fe3＋+3H2OFe(OH)3+3H+，加入鹽酸可以抑制Fe3＋的水解；由于忽略加入鹽酸的體積，所以溶液體積始終為100mL；c(Fe3+)·[c(OH-)]3=Ksp[Fe(OH)3]，c(Fe3+)=5mol·L-1，故c(OH-)===2×10-13mol·L-1，則c(H+)===0.05mol·L-1，根據(jù)H+的物質(zhì)的量不變，V(HCl)==0.0025L=2.5mL；

（3）①當(dāng)c(Cr3+)≤ 1×10-5mol·L-1時(shí)，可認(rèn)為Cr3+沉淀完全，由于c(Cr3+)·[c(OH-)]3=Ksp[Cr(OH)3]，故c(OH-)===1×10-9mol·L-1，則c(H+)===1×10-5mol·L-1，即pH=-lg c(H+)=5；

②根據(jù)反應(yīng)6Fe2++Cr2O72-+11H2O=6Fe(OH)3↓+2Cr3++4H+可知，1mol Cr2O72-可被6mol Fe2+還原，而Fe2+由Fe放電失去兩份電子產(chǎn)生，故1mol Cr2O72-被還原，導(dǎo)線中通過(guò)12mol電子。