Question

【題目】“NaH2PO2還原法”制備高純度氫碘酸和亞磷酸鈉(Na2HPO3)的工業(yè)流程如圖。

請回答：

(1)“合成”過程，主要氧化產(chǎn)物為亞磷酸(H3PO3)，相應(yīng)的化學(xué)方程式為______________。

(2)“除鉛”過程，FeS除去微量Pb2+的離子方程式為_____________。

(3)“減壓蒸餾”過程，I-回收率為95%，則剩余固體的主要成分為___________(填化學(xué)式)。

(4)“調(diào)pH=11”的作用為__________。

(5)工業(yè)上常用電解Na2HPO3溶液制備亞磷酸，其裝置示意圖：

①a為電源______(填“正極”或“負(fù)極”)。

②B膜應(yīng)選擇___________(填“陰離子”“質(zhì)子”或“陽離子”)交換膜。

③陽極的電極反應(yīng)式為____________。

Answer 1

【答案】NaH2PO2+I2+H2O=H3PO3+NaI+HI FeS(s)+Pb2+(aq)=PbS(s)+Fe2+(aq) NaH2PO3 除鐵、將NaH2PO3轉(zhuǎn)換為Na2HPO3 正極 陰離子 2H2O-4e-=O2↑+4H+

【解析】

“合成”步驟，NaH2PO2和I2和水反應(yīng)生成H3PO3和NaI和HI；之后加入FeS將Pb2+轉(zhuǎn)化為PbS除去，此時溶液中的雜質(zhì)為Fe2+；因為HI易揮發(fā)，“減壓蒸餾”獲得HI溶液，剩余固體主要為含有Fe2+雜質(zhì)的NaH2PO3，加水溶解，再加入H2O2將Fe2+氧化成Fe3+，調(diào)pH=11將Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀除去，同時部分NaH2PO3轉(zhuǎn)換為了Na2HPO3；再次調(diào)pH將NaH2PO3徹底轉(zhuǎn)化為Na2HPO3，最后“結(jié)晶”得到Na2HPO3固體，據(jù)此分析解答；

(5)電解的目的是利用Na2HPO3溶液制備亞磷酸，所以電解過程中Na2HPO3溶液中的HPO需要向左移動，電解池中陰離子流向陽極，所以左側(cè)為電解池陽極，a為電源正極，b為電源負(fù)極。

(1)根據(jù)后續(xù)流程可知“合成”步驟中產(chǎn)生HI，說明I2將NaH2PO2氧化，HI為強酸，所以還生成H3PO3和NaI，根據(jù)電子守恒和元素守恒可得該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaH2PO2+I2+H2O= H3PO3+NaI+HI；

(2)“除鉛”過程，利用沉淀轉(zhuǎn)化原理，加入FeS將Pb2+變成PbS，離子方程式為：FeS(s)+Pb2+(aq)=Fe2+(aq)+PbS(s)；

(3)根據(jù)合成步驟的反應(yīng)，可知蒸餾前溶液中主要含H3PO3、NaI和HI，而蒸餾過程I-回收率為95%，說明H3PO3和NaI反應(yīng)有NaH2PO3生成，則剩余固體的主要成分為NaH2PO3；

(4)“調(diào)pH=11”的作用：將Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀除去，同時將NaH2PO3轉(zhuǎn)換為了Na2HPO3；

(5)①根據(jù)分析可知a為電源正極；

②電解過程中HPO需要穿過B膜，所以B膜應(yīng)選擇陰離子交換膜；

③左側(cè)與電源正極相連為陽極，陽極為硫酸溶液，水電離出的氫氧根放電生成氧氣，電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2↑+4H+。