Question

13．如圖所示為工業(yè)生產(chǎn)中三氯氧磷的制取流程及產(chǎn)品部分性質(zhì)：
已知：①三氯化磷為無(wú)色澄清液體，極易水解生成亞磷酸（H₃PO₃，二元弱酸），同時(shí)放出大量熱；
②K_np[Ca₃（PO₄）₂]=2×10^-29；③$\root{-3}{0.2}$=0.585．結(jié)合流程及相關(guān)信息，回答下列問(wèn)題；
（1）寫(xiě)出三氯化磷水解的化學(xué)方程式PCl₃+3H₂O=H₃PO₃+3HCl，寫(xiě)出亞磷酸與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式H₃PO₃+2NaOH=Na₂HPO₃+2H₂O．
（2）三氯氧磷分子中磷元素化合價(jià)為+5，0.1molPOCl₃最多可消耗4mol•L^-1NaOH溶液150mL．
（3）流程中反應(yīng)釜中生成的氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1：2．
（4）工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生含磷廢水（H₃PO₄、H₃PO₃），處理時(shí)先加入適量漂白粉，再加入生石灰調(diào)節(jié)pH，若處理后的廢水中c（PO₄^3-）＜10^-5mol/L可認(rèn)為PO₄^3-沉淀完全，則此時(shí)c（Ca²⁺）至少為5.85×10^-7mol•L^-1．
（5）某同學(xué)想測(cè)定三氯氧磷產(chǎn)品純度，設(shè)計(jì)方案為：取一定量的產(chǎn)品在堿性條件下水解，然后加入足量AgNO₃溶液，過(guò)濾、洗滌干燥，稱(chēng)量生成沉淀的質(zhì)量即為氯化銀的質(zhì)量，由此計(jì)算產(chǎn)品純度，該方案有明顯錯(cuò)誤或不足，請(qǐng)指出：沉淀不僅含有氯化銀，還含有氫氧化銀、磷酸銀．
（6）磷酸燃料電池是當(dāng)前商業(yè)化發(fā)展得最快的一種燃料電池，使用磷酸為電解質(zhì)，工作溫度150～200℃，比質(zhì)子交換膜燃料電池和堿性燃料電池工作溫度高，如圖是甲烷、氧氣，磷酸燃料電池工作示意圖：
該電池a極為電池負(fù)極，電極反應(yīng)為CH₄-8e^-+2H₂O=8H⁺+CO₂，該極電極反應(yīng)要比質(zhì)子交換膜燃料電池的速度快，可能原因是該電池工作溫度高．

Answer 1

分析 （1）三氯化磷中P為+3價(jià)，可水解生成亞磷酸和鹽酸；亞磷酸為二元酸；
（2）POCl₃中P元素化合價(jià)為+5價(jià)，可水解生成磷酸和鹽酸；
（3）流程中發(fā)生PCl₃+Cl₂+H₂O=POCl₃+2HCl，以此解答；
（4）根據(jù)K_sp[Ca₃（PO₄）₂]=c²（PO₄^3-）×c³（Ca²⁺）=2×10^-29計(jì)算；
（5）沉淀中含有氯化銀、AgOH以及磷酸銀等；
（6）由氫離子移動(dòng)方向可知a為負(fù)極，b為正極，正極發(fā)生氧化反應(yīng)，工作溫度較高，反應(yīng)速率大．

解答 解：（1）三氯化磷中P為+3價(jià)，可水解生成亞磷酸和鹽酸，方程式為PCl₃+3H₂O=H₃PO₃+3HCl，亞磷酸為二元酸，發(fā)生H₃PO₃+2NaOH=Na₂HPO₃+2H₂O，
故答案為：PCl₃+3H₂O=H₃PO₃+3HCl；
（2）POCl₃中P元素化合價(jià)為+5價(jià)，可水解生成磷酸和鹽酸，則0.1molPOCl₃可水解生成0.1mol磷酸、0.3mol鹽酸，最多可消耗4mol•L^-1NaOH溶液0.6mol，體積為$\frac{0.6mol}{4mol/L}$=0.15L=150mL，故答案為：+5；150；
（3）流程中發(fā)生PCl₃+Cl₂+H₂O=POCl₃+2HCl，氧化劑為Cl₂，還原產(chǎn)物為HCl，還原劑為PCl₃，POCl₃為氧化產(chǎn)物，則氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1：2，
故答案為：1：2；
（4）K_sp[Ca₃（PO₄）₂]=c²（PO₄^3-）×c³（Ca²⁺）=2×10^-29，若處理后的廢水中c（PO₄^3-）＜10^-5mol/L，
則c（Ca²⁺）=$\root{3}{\frac{2×1{0}^{-29}}{（1{0}^{-5}）^{2}}}$mol/L=5.85×10^-7mol/L，
故答案為：5.85×10^-7mol/L；
（5）產(chǎn)品在堿性條件下水解，溶液中存在氫氧根離子以及磷酸根離子，則加入硝酸銀，可生成氯化銀、AgOH以及磷酸銀等，
故答案為：沉淀不僅含有氯化銀，還含有氫氧化銀、磷酸銀；
（6）由氫離子移動(dòng)方向可知a為負(fù)極，b為正極，正極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極方程式為CH₄-8e^-+2H₂O=8H⁺+CO₂，由于工作溫度較高，則反應(yīng)速率大，
故答案為：負(fù)；CH₄-8e^-+2H₂O=8H⁺+CO₂；該電池工作溫度高．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算能力的考查，注意把握實(shí)驗(yàn)原理以及物質(zhì)的性質(zhì)，為解答類(lèi)型題目的關(guān)鍵，難度中等．