Question

3．磷单质及其化合物有广泛应用．
（1）磷酸二氢钙，广泛用于动物的饲料添加剂．目前其制备的新工艺方法有：石灰法：用石灰石中和磷酸，控制终点pH为3.2，既得磷酸二氢钙．请写出该反应的化学方程式CaCO₃+2H₃PO₄=Ca（H₂PO₄）2+H₂O+CO₂↑；若有1×10³kg石灰石最多能生产2.34×10³kg磷酸二氢钙．
（2）用石英、焦炭与磷灰石[主要成分Ca₅（PO₄）₃F]在高温下制备黄磷（P₄）的化学方程式为：4Ca₅（PO₄）₃F+21SiO₂+30C=3P₄+20CaSiO₃+30CO↑+SiF₄↑：在此反应中，副产物矿渣可用来制水泥．
（3）三聚磷酸可视为三个磷酸分子（磷酸结构简式如图）之间脱去两个水分子的产物，其结构简式为．三聚磷酸钠（俗称“五钠”）是常用的水处理剂，其化学式为Na₅P₃O₁₀．
（4）次磷酸钠（NaH₂PO₂）可用于化学镀镍．化学镀镍的溶液中含有Ni²⁺和H₂PO₂^-，在酸性条件下发生下述反应：请配平该反应离子方程式．1Ni²⁺+1H₂PO₂^-+H₂O→1Ni⁺+1H₂PO₃^-+2H⁺．
（5）H₃PO₂可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）：
①写出阳极的电极反应式4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．
②分析产品室可得到H₃PO₂的原因阳极室的H⁺穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H₂PO₂^-穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H₃PO₂．

Answer 1

分析 （1）碳酸钙与硫酸反应生成磷酸二氢钙和二氧化碳和水；依据方程式计算生成硫酸二氢钙的质量；
（2）依据副渣成分判断解答；
（3）相邻的磷酸分子中1个去掉羟基，一个去掉氢原子即可形成三聚磷酸；三聚磷酸与5分子氢氧化钠反应生成三聚磷酸钠；
（4）根据氧化还原反应中化合价变化及质量守恒定律判断反应物和生成物，并配平反应方程式；
（5）①根据阳极中阴离子为硫酸根离子、氢氧根离子和H₂PO₂^-，判断放电能力强弱，然后写出阳极的电极反应式；
②根据图示“四室电渗析法”工作原理分析产品室可得到H₃PO₂的原因．

解答 解：（1）碳酸钙与硫酸反应生成磷酸二氢钙和二氧化碳和水，方程式为：CaCO₃+2H₃PO₄=Ca（H₂PO₄）2+H₂O+CO₂↑，
设生成磷酸二氢钙的质量为m，依据方程式：
CaCO₃+2H₃PO₄=Ca（H₂PO₄）2+H₂O+CO₂↑，
100            234
1×10³kg        m
解得m=2.34×10³kg；
故答案为：CaCO₃+2H₃PO₄=Ca（H₂PO₄）₂+H₂O+CO₂↑；2.34×10³；
（2）用石英、焦炭与磷灰石[主要成分Ca₅（PO₄）₃F]在高温下制备黄磷（P₄）的化学方程式为：4Ca₅（PO₄）₃F+21SiO₂+30C=3P₄+20CaSiO₃+30CO↑+SiF₄↑：在此反应中，副产物矿渣含有硅酸钙，硅酸钙为制备水泥的主要原料，
故答案为：制水泥；
（3）相邻的磷酸分子中1个去掉羟基，一个去掉氢原子即可形成三聚磷酸，结构简式为；三聚磷酸与5分子氢氧化钠反应生成三聚磷酸钠化学式为：Na₅P₃O₁₀；

故答案为：；Na₅P₃O₁₀；

（4）由氧化还原反应中化合价升降相等进行配平：镍元素的化合价降低了2价，磷元素的化合价升高的2价，所以根据原子守恒结合电荷守恒可得配平的方程式为：H₂O+Ni²⁺+H₂PO₂^-═Ni+H₂PO₃^-+2H⁺，镍离子被还原成金属Ni，还原产物为Ni，
故答案为：1；1；H₂O；1；1；2H⁺；
（5）①由于阳极中阴离子为硫酸根离子、氢氧根离子和H₂PO₂^-，其中放电能力最强的是氢氧根离子，则阳极发生的电极反应为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
②产品室可得到H₃PO₂的原因是：阳极室的H⁺穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H₂PO₂^-穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H₃PO₂，
故答案为：阳极室的H⁺穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H₂PO₂^-穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H₃PO₂．

点评 本题为综合题，考查了化学方程式的书写、氧化还原反应方程式配平、电极反应书写，明确电解池工作原理，准确判断离子放电顺序是解题关键，题目难度中等．