Question

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

已知：25℃時，H3PO3的pKa1=1.3，pKa2=6.6。

（1）“合成”過程，主要氧化產物為H3PO3，相應的化學方程式為______________

（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____（填化學式）。

（4）“調pH=11”的作用是______________。

（5）若“結晶”前溶液中Na2HPO3的濃度為0.1mol.L-1，則“吸附”處理后，應調節溶液pH至______________（填數值）。

（6）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、陽復合膜，在直流電的作用下，陰、陽膜復合層間的H2O解離成H+和OH-；A、B為離子交換膜。

①B膜最佳應選擇______________

②陽極的電極反應式是____。

③少量的I一因濃度差通過BPM膜，若撤去A膜，其缺點是______________。

Answer 1

【答案】NaH2PO2+I2+H2O=H3PO3+NaI+HI FeS(s)+Pb2+(aq)=Fe2+(aq)+ PbS(s) NaH2PO3 將Fe3+轉化為沉淀除去，同時將NaH2PO3轉換為了Na2HPO3 9.8 Na+交換膜 2H2O-4e-=O2↑+4H+ I-會在陽極失電子得到碘單質，沉積在陽極表面，損傷陽極板

【解析】

“合成”步驟，NaH2PO2和I2和水反應生成H3PO3和NaI和HI；

“除鉛”步驟，FeS將Pb2+轉化為PbS除去，同時得到Fe2+；

“減壓蒸餾”因為HI易揮發，H3PO3和NaI反應生成HI和NaH2PO3，同時獲得HI；

“溶解”階段，H2O2將Fe2+氧化成Fe3+；

“調pH=11”將Fe3+轉化為沉淀除去，同時部分NaH2PO3轉換為了Na2HPO3；

“調pH”將NaH2PO3徹底轉化為Na2HPO3，最后“結晶”得到Na2HPO3固體，據此分析解答。

(1) “合成”步驟，NaH2PO2和I2和水反應生成H3PO3和NaI和HI，反應方程式為：NaH2PO2+I2+H2O=H3PO3+NaI+HI，故答案為：NaH2PO2+I2+H2O=H3PO3+NaI+HI；

(2)“除鉛”過程，利用沉淀轉化FeS將Pb2+變成PbS，離子方程式為：FeS(s)+Pb2+(aq)=Fe2+(aq)+ PbS(s)，故答案為：FeS(s)+Pb2+(aq)=Fe2+(aq)+ PbS(s)；

(3)由上面的分析可知，“減壓蒸餾”過程，除得到HI回收I-外，H3PO3和NaI反應有NaH2PO3生成，則剩余固體的主要成分為NaH2PO3，故答案為：NaH2PO3；

(4)“調pH=11”的作用：將Fe3+轉化為沉淀除去，同時將NaH2PO3轉換為了Na2HPO3，故答案為：將Fe3+轉化為沉淀除去，同時將NaH2PO3轉換為了Na2HPO3；

(5)H3PO3的pKa1=1.3，pKa2=6.6，說明H3PO3是二元弱酸，則HPO32-的水解常數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，故答案為：9.8；

(6)①從圖上看，右端的BPM膜和B膜之間產生NaOH，BPM膜提供OH-，B膜最好是Na+交換膜，故答案為：Na+交換膜；

②陽極附近溶液為硫酸溶液，水電離的氫氧根失電子，故陽極的電極反應式為：2H2O-4e-=O2↑+4H+，故答案為：2H2O-4e-=O2↑+4H+；

③A膜應為陽離子交換膜，陽極產生的H+透過A膜和少量的I-得到少量的HI，若撤去A膜，I-會在陽極失電子得到碘單質，沉積在陽極表面，損傷陽極板，故答案為：I-會在陽極失電子得到單質，沉積在陽極表面，損傷陽極板。