Question

【题目】“NaH2PO2还原法”制备高纯度氢碘酸和亚磷酸钠(Na2HPO3)的工业流程如图。

已知：25℃时，H3PO3的pKa1=1.3，pKa2=6.6。

（1）“合成”过程，主要氧化产物为H3PO3，相应的化学方程式为______________

（2）“除铅”过程，FeS除去微量Pb2+的离子方程式为______________。

（3）“减压蒸馏”过程，I-回收率为95%，则剩余固体的主要成分为____（填化学式）。

（4）“调pH=11”的作用是______________。

（5）若“结晶”前溶液中Na2HPO3的浓度为0.1mol.L-1，则“吸附”处理后，应调节溶液pH至______________（填数值）。

（6）氢碘酸也可以用“电解法”制备，装置如图所示。其中双极膜(BPM)是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-；A、B为离子交换膜。

①B膜最佳应选择______________

②阳极的电极反应式是____。

③少量的I一因浓度差通过BPM膜，若撤去A膜，其缺点是______________。

Answer 1

【答案】NaH2PO2+I2+H2O=H3PO3+NaI+HI FeS(s)+Pb2+(aq)=Fe2+(aq)+ PbS(s) NaH2PO3 将Fe3+转化为沉淀除去，同时将NaH2PO3转换为了Na2HPO3 9.8 Na+交换膜 2H2O-4e-=O2↑+4H+ I-会在阳极失电子得到碘单质，沉积在阳极表面，损伤阳极板

【解析】

“合成”步骤，NaH2PO2和I2和水反应生成H3PO3和NaI和HI；

“除铅”步骤，FeS将Pb2+转化为PbS除去，同时得到Fe2+；

“减压蒸馏”因为HI易挥发，H3PO3和NaI反应生成HI和NaH2PO3，同时获得HI；

“溶解”阶段，H2O2将Fe2+氧化成Fe3+；

“调pH=11”将Fe3+转化为沉淀除去，同时部分NaH2PO3转换为了Na2HPO3；

“调pH”将NaH2PO3彻底转化为Na2HPO3，最后“结晶”得到Na2HPO3固体，据此分析解答。

(1) “合成”步骤，NaH2PO2和I2和水反应生成H3PO3和NaI和HI，反应方程式为：NaH2PO2+I2+H2O=H3PO3+NaI+HI，故答案为：NaH2PO2+I2+H2O=H3PO3+NaI+HI；

(2)“除铅”过程，利用沉淀转化FeS将Pb2+变成PbS，离子方程式为：FeS(s)+Pb2+(aq)=Fe2+(aq)+ PbS(s)，故答案为：FeS(s)+Pb2+(aq)=Fe2+(aq)+ PbS(s)；

(3)由上面的分析可知，“减压蒸馏”过程，除得到HI回收I-外，H3PO3和NaI反应有NaH2PO3生成，则剩余固体的主要成分为NaH2PO3，故答案为：NaH2PO3；

(4)“调pH=11”的作用：将Fe3+转化为沉淀除去，同时将NaH2PO3转换为了Na2HPO3，故答案为：将Fe3+转化为沉淀除去，同时将NaH2PO3转换为了Na2HPO3；

(5)H3PO3的pKa1=1.3，pKa2=6.6，说明H3PO3是二元弱酸，则HPO32-的水解常数Kh==10-7.4，，水解是微弱的，所以10-7.4≈=，解得：c(OH-)=10-4.2mol/L，c(H+)==10-9.8mol/L，所以，pH=9.8，故答案为：9.8；

(6)①从图上看，右端的BPM膜和B膜之间产生NaOH，BPM膜提供OH-，B膜最好是Na+交换膜，故答案为：Na+交换膜；

②阳极附近溶液为硫酸溶液，水电离的氢氧根失电子，故阳极的电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，故答案为：2H2O-4e-=O2↑+4H+；

③A膜应为阳离子交换膜，阳极产生的H+透过A膜和少量的I-得到少量的HI，若撤去A膜，I-会在阳极失电子得到碘单质，沉积在阳极表面，损伤阳极板，故答案为：I-会在阳极失电子得到单质，沉积在阳极表面，损伤阳极板。