Question

8．磷及其化合物在生產(chǎn)、生活中有重要的用途．回答下列問題：

（1）已知磷酸分（）子中的三個氫原子都可以與重水分子（對D₂O）中的D原子發(fā)生氫交換．又知次磷酸（H₃PO₂）也可與D₂O進(jìn)行氫交換，但次磷酸鈉（NaH₂PO₂）
卻不能與以O(shè)發(fā)生氫交換．則H₂PO₂是一元 （填“一元”“二元”或“三元”）酸，其分子的結(jié)構(gòu)式為B（填字母）．

（2）H₃PO₂具有較強(qiáng)的還原性，可以通過電解的方法制備．“四室電滲析法”工作原理如圖所示（陽離子交換膜和陰離子交換膜分別只允許陽離子、陰離子通過）

①陽極的電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．
②B膜為陰離子交換膜（填“陰離子交換膜”或“陽離子交換膜”）．
③早期采用“三室電滲析法”制備H₃PO₂，將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H₃PO₂稀溶液代替，并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的交換膜，從而合并陽極室與產(chǎn)品室，其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有PO₄^3-雜質(zhì)．

Answer 1

分析 （1）磷酸分子中的三個氫原子都可以跟重水分子（D₂O）中的D原子發(fā)生氫交換及次磷酸（H₃PO₂）也可跟D₂O進(jìn)行氫交換，說明羥基上的氫能與D₂O進(jìn)行氫交換，
但次磷酸鈉（NaH₂PO₂）卻不能跟D₂O發(fā)生氫交換，說明次磷酸鈉中沒有羥基氫，則H₃PO₂中只有一個羥基氫；
（2）①由于陽極中陰離子為硫酸根離子、氫氧根離子和H₂PO₂^-，其中放電能力最強(qiáng)的是氫氧根離子，則氫氧根離子在陽極放電；
②陽極室的H⁺穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H₂PO₂^-穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室；
③陽極室的稀硫酸用H₃PO₂稀溶液代替，陽極產(chǎn)生的氧氣會把H₂PO₂^-或H₃PO₂氧化成PO₄^3-，以此來解答．

解答 解：（1）由題意可知，次磷酸（H₃PO₂）也可跟D₂O進(jìn)行氫交換，但次磷酸鈉（NaH₂PO₂）卻不能跟D₂O發(fā)生氫交換，則H₃PO₂中只有一個羥基氫，為一元酸，
A．有2個羥基氫，則不符合題意，故A錯誤；
B．有1個羥基氫，則符合題意，故B正確；
C．有2個羥基氫，則不符合題意，故C錯誤；
D．不含有羥基氫，則不符合題意，故D錯誤；
故答案為：一元；B；
（2）①由于陽極中陰離子為硫酸根離子、氫氧根離子和H₂PO₂^-，其中放電能力最強(qiáng)的是氫氧根離子，則陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極電極反應(yīng)是溶液中氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，陰極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
②產(chǎn)品室可得到H₃PO₂的原因是因為：陽極室的H⁺穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H₂PO₂^-穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H₃PO₂，A為陽離子交換膜，B為陰離子交換膜，C為陽離子交換膜，
故答案為：陰離子交換膜；
③早期采用“三室電滲析法”制備H₃PO₂，將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H₃PO₂稀溶液代替，并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產(chǎn)品室，其缺點(diǎn)是陽極產(chǎn)生的氧氣會把H₂PO₂^-或H₃PO₂氧化成PO₄^3-，產(chǎn)品中混有PO₄^3-，
故答案為：PO₄^3-．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)及電解應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，把握結(jié)構(gòu)中羥基H的判斷及電極反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意（2）中離子交換膜的作用，題目難度不大．