Question

6．磷的單質(zhì)及其化合物在生產(chǎn)、生活中有著重要的用途．回答下列問題：
（1）直鏈低聚磷酸鹽的化學(xué)式可表示為M_（n+2）P_nO_x（M為+1價金屬離子），則x=3n+1（用n表示）．
（2）H₃PO₂及NaH₂PO₂具有較強還原性，均可將溶液中的銀離子還原為銀單質(zhì)，從而可用于化學(xué)鍍銀．
①H₃PO₂是一元弱酸，寫出其電離方程式：H₃PO₂?H₂PO₂^-+H⁺．NaH₂PO₂水溶液顯堿性（填“酸性”、“中性”、或者“堿性”）．
②H₃PO₂中，磷元素的化合價為+1，在堿性條件下，次磷酸鹽可用于化學(xué)鍍銀，配平反應(yīng)的離子方程式：1H₂PO₂^-+4Ag⁺+6 OH^-═1PO₄^3-+4Ag↓+4 H₂O．
（3）H₃PO₂可以通過電解的方法制備．工作原理如圖所示（陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過）：

①寫出陽極的電極反應(yīng)式4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
②分析產(chǎn)品室可得到H₃PO₂的原因陽極室的H⁺穿過陽膜擴散至產(chǎn)品室，原料室的H₂PO₂^-穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H₃PO₂；
③得到1mol H₃PO₂的同時，陰極室制得NaOH質(zhì)量為40g．
（4）含磷（主要為H₃PO₄、磷酸鹽等）廢水需加入生石灰調(diào)節(jié)pH將磷元素轉(zhuǎn)化為磷酸的鈣鹽沉淀并回收．若處理后的廢水中c（PO₄^3-）=4×10^-7 mol•L^-1，則溶液中c（Ca²⁺）=5×10^-6mol•L^-1．（已知K_sp[Ca₃（PO₄）₂]=2×10^-29）

Answer 1

分析 （1）化學(xué)式中元素化合價代數(shù)和為0計算；
（2）①根據(jù)H₃PO₂是一元中強酸可知，H₃PO₂是弱電解質(zhì)，溶液中部分電離出氫離子，據(jù)此寫出電離方程式；根據(jù)H₃PO₂是一元中強酸，可以判斷NaH₂PO₂為正鹽為強堿弱酸鹽；
②根據(jù)化合物中總化合價為0計算出P元素的化合價，在堿性條件下，次磷酸鹽可用于化學(xué)鍍銀和銀離子反應(yīng)生成磷酸根、銀和水，結(jié)合電子守恒和原子守恒配平書寫離子方程式；
（3）①根據(jù)陽極中陰離子為硫酸根離子、氫氧根離子和H₂PO₂^-，判斷放電能力強弱，然后寫出陽極的電極反應(yīng)式；
②根據(jù)圖示“四室電滲析法”工作原理分析產(chǎn)品室可得到H₃PO₂的原因；
③根據(jù)陽極中陰離子為硫酸根離子、氫氧根離子和H₂PO₂^-，氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上是氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，寫出陰極的電極反應(yīng)式計算；
（4）根據(jù)K_sp[Ca₃（PO₄）₂]=c³（Ca²⁺）×c²（PO₄^3-）=2.0×10^-29計算．

解答 解：（1）根據(jù)化合價代數(shù)和為0，則（n+2）+5n-2x=0，故x=3n+1，故答案為：3n+1；
（2）①H₃PO₂是一元中強酸，溶液中部分電離出氫離子，所以其電離方程式為H₃PO₂?H₂PO₂^-+H⁺，根據(jù)H₃PO₂是一元中強酸，可以判斷NaH₂PO₂為正鹽為強堿弱酸鹽，NaH₂PO₂水溶液中陰離子水解溶液顯堿性，
故答案為：H₃PO₂?H₂PO₂^-+H⁺；堿性；
②根據(jù)化合物中總化合價為0計算出P元素的化合價，H₃PO₂中，總化合價為0，其中氫元素為+1價，氧元素為-2價，則P元素的化合價為+1價，在堿性條件下，次磷酸鹽可用于化學(xué)鍍銀和銀離子反應(yīng)生成磷酸根、銀和水，結(jié)合電子守恒和原子守恒配平書寫離子方程式，磷元素化合價+1價變化為+5價，銀離子化合價+1價變化為0價，堿性條件下反應(yīng)得到離子方程式為：H₂PO₂^-+4Ag⁺+6 OH^-═PO₄^3-+4Ag↓+4 H₂O，
故答案為：+1；1、4、6 OH^-、1、4、4 H₂O；
（3）①由于陽極中陰離子為硫酸根離子、氫氧根離子和H₂PO₂^-，其中放電能力最強的是氫氧根離子，則陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
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⁺穿過陽膜擴散至產(chǎn)品室，原料室的H₂PO₂^-穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H₃PO₂，
故答案為：陽極室的H⁺穿過陽膜擴散至產(chǎn)品室，原料室的H₂PO₂^-穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H₃PO₂；
③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)，2H⁺+2e^-=H₂↑，電子守恒計算，4OH^-～4e^-～4H⁺～4H₃PO₂，得到1mol H₃PO₂的同時陰極室制得NaOH質(zhì)量為40g/mol×1mol=40g，
故答案為：40；
（4）處理后的廢水中c（PO₄^3-）=4×10^-7 mol•L^-1，K_sp[Ca₃（PO₄）₂]=c³（Ca²⁺）×c²（PO₄^3-）=c³（Ca²⁺）×（4.0×10^-7）²=2.0×10^-29，c（Ca²⁺）=5×10^-6mol•L^-1，
故答案為：5×10^-6．

點評 本題考查了鹽的水解原理、弱電解質(zhì)的電離、氧化還原反應(yīng)等知識，題目難度中等，試題涉及的知識點較多，充分考查了學(xué)生對所學(xué)知識的掌握情況．