Question

2．亚磷酸（H₃PO₃）是重要的无机精细化工品，熔点74℃，沸点180℃，易溶于水、乙酸等．
（1）H₃PO₃ 是一种二元弱酸，在水中的电离方程式为H₃PO₃?H₂PO₃^-+H⁺，H₂PO₃^-?HPO₃^2-+H⁺．
（2）H₃PO₃ 在200℃时开始分解生成两种产物，分别是PH₃和H₃PO₄（填化学式）．
（3）某厂利用工业废渣亚磷酸钙（CaHPO₃，难溶于水）制取H₃PO₃ 的工艺流程如图：
①工业废渣与Na₂CO₃溶液反应的离子方程式为CaHPO₃+CO₃^2-=CaCO₃+HPO₃^2-．
②向滤液中先加入H₃PO₃调节pH 为5，此时溶液中c（H₂PO₃^-）：c（HPO₃^2-）=40：1；
再加入H₂SO₄，主要反应离子方程式为H⁺+H₂PO₃^-=H₃PO₃．（已知：H₃PO₃ 的 Ka₁=5.0×10^-2，Ka₂=2.5×10^-7）
③从乙酸层中分离出H₃PO₃，采用的方法是d（选填序号）．
a．过滤              b．分液               c．蒸发              d．减压蒸馏
④副产品的主要成分为Na₂SO₄（填化学式）．

Answer 1

分析 （1）亚磷酸（H₃PO₃） 为二元弱酸，分步电离且电离可逆；
（2）根据氧化还原反应中元素化合价有升有降分析；
（3）利用工业废渣亚磷酸钙（CaHPO₃，难溶于水）制取H₃PO₃ 的工艺流程：向工业废渣中加入过量碳酸钠溶液，发生反应：CaHPO₃+CO₃^2-=CaCO₃+HPO₃^2-，过滤，向含有HPO₃^2-的滤液中亚磷酸和硫酸，H⁺+H₂PO₃^-=H₃PO₃，向得到的固液混合物中加入无水乙酸，亚磷酸溶于乙酸，过滤，对乙酸层减压蒸馏得产品，副产品的主要成分为硫酸钠，据此分析．

解答 解：（1）亚磷酸（H₃PO₃） 为二元弱酸，分步电离且电离可逆，电离方程式为H₃PO₃?H₂PO₃^-+H⁺，H₂PO₃^-?HPO₃^2-+H⁺；
故答案为：H₃PO₃?H₂PO₃^-+H⁺，H₂PO₃^-?HPO₃^2-+H⁺；
（2）H₃PO₃中P为+3价，分解生成的PH₃中P为-3价，则另一种分解产物中P的化合价应该升高，为+5价，该物质为：H₃PO₄；
故答案为：H₃PO₄；
（3）①工业废渣亚磷酸钙（CaHPO₃）与过量碳酸钠溶液生成碳酸钙和亚磷酸氢钠，离子方程式为：CaHPO₃+CO₃^2-=CaCO₃+HPO₃^2-；
故答案为：CaHPO₃+CO₃^2-=CaCO₃+HPO₃^2-；
②pH 为5，即c（H⁺）=10^-5mol/L，H₃PO₃ 是一种二元弱酸，电离方程式为H₃PO₃?H₂PO₃^-+H⁺，Ka₁=5.0×10^-2，第一步电离程度较大，则c（H₂PO₃^-）=c（H⁺）=10^-5mol/L，H₂PO₃^-?HPO₃^2-+H⁺，Ka₂=2.5×10^-7，第二步电离程度极小，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，反应离子方程式为H⁺+H₂PO₃^-=H₃PO₃；
故答案为：40：1；H⁺+H₂PO₃^-=H₃PO₃；
③亚磷酸与乙酸沸点相差较大，用减压蒸馏的方式从乙酸层中分离出H₃PO₃；
故答案为：d；
④该流程中的钠离子与硫酸根离子未除去，副产品的主要成分为Na₂SO₄；
故答案为：Na₂SO₄．

点评 本题考查了物质的制备，涉及对工艺流程的理解、氧化还原反应、对条件的控制选择与理解、电离平衡常数计算等，理解工艺流程原理是解题的关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与数据处理能力，题目难度中等．