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。

已知：25℃時(shí)，H3PO3的pKa1=1.3，pKa2=6.6。

（1）“合成”過(guò)程，主要氧化產(chǎn)物為H3PO3，相應(yīng)的化學(xué)方程式為___________。

（2）“除鉛”過(guò)程，FeS除去微量Pb2+的離子方程式為___________。

（3）“減壓蒸餾”過(guò)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”的作用是___________。

（5）氫碘酸也可以用“電解法”制備，裝置如圖所示。其中雙極膜(BPM)是陰、陽(yáng)復(fù)合膜，在直流電的作用下，陰、陽(yáng)膜復(fù)合層間的H2O解離成H+和OH-；A、B為離子交換膜。

①B膜最佳應(yīng)選擇___________

②陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是___________。

③少量的I-因?yàn)闈舛炔钔ㄟ^(guò)BPM膜，若撤去A膜，其缺點(diǎn)是：___________

Answer 1

【答案】NaH2PO2＋I2＋H2O=H3PO3＋NaI＋HI FeS(s)＋Pb2＋(aq)=PbS(s)＋Fe2＋(aq) NaH2PO3 除去鐵，并將NaH2PO3轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>Na2HPO3 Na＋離子交換膜 2H2O－4e－=O2↑＋4H＋ I－會(huì)在陽(yáng)極放電，沉積在陽(yáng)極表面，損傷陽(yáng)極板

【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(shí)溶液中的雜質(zhì)為Fe2+；因?yàn)?/span>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(shí)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。

(1)根據(jù)后續(xù)流程可知“合成”步驟中產(chǎn)生HI，說(shuō)明I2將NaH2PO2氧化，HI為強(qiáng)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(guò)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(guò)程I-回收率為95%，說(shuō)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(shí)將NaH2PO3轉(zhuǎn)換為了Na2HPO3；

(5)①?gòu)膱D上看，右端的BPM膜和B膜之間產(chǎn)生NaOH，BPM膜提供OH-，所以B膜最好是鈉離子交換膜；

②陽(yáng)極附近溶液為硫酸溶液，水電離的氫氧根失電子產(chǎn)生氧氣，同時(shí)產(chǎn)生氫離子，故陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為：2H2O-4e-=O2↑+4H+；

③電解池中陰離子有向陽(yáng)極移動(dòng)的趨勢(shì)，少量的I－因?yàn)闈舛炔钔ㄟ^(guò)BPM膜，若沒(méi)有A膜的阻擋，I－會(huì)在陽(yáng)極失電子得到碘單質(zhì)，沉積在陽(yáng)極表面，損傷陽(yáng)極板。