Question

6．磷的单质及其化合物在生产、生活中有着重要的用途．回答下列问题：
（1）直链低聚磷酸盐的化学式可表示为M_（n+2）P_nO_x（M为+1价金属离子），则x=3n+1（用n表示）．
（2）H₃PO₂及NaH₂PO₂具有较强还原性，均可将溶液中的银离子还原为银单质，从而可用于化学镀银．
①H₃PO₂是一元弱酸，写出其电离方程式：H₃PO₂?H₂PO₂^-+H⁺．NaH₂PO₂水溶液显碱性（填“酸性”、“中性”、或者“碱性”）．
②H₃PO₂中，磷元素的化合价为+1，在碱性条件下，次磷酸盐可用于化学镀银，配平反应的离子方程式：1H₂PO₂^-+4Ag⁺+6 OH^-═1PO₄^3-+4Ag↓+4 H₂O．
（3）H₃PO₂可以通过电解的方法制备．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；
③得到1mol H₃PO₂的同时，阴极室制得NaOH质量为40g．
（4）含磷（主要为H₃PO₄、磷酸盐等）废水需加入生石灰调节pH将磷元素转化为磷酸的钙盐沉淀并回收．若处理后的废水中c（PO₄^3-）=4×10^-7 mol•L^-1，则溶液中c（Ca²⁺）=5×10^-6mol•L^-1．（已知K_sp[Ca₃（PO₄）₂]=2×10^-29）

Answer 1

分析 （1）化学式中元素化合价代数和为0计算；
（2）①根据H₃PO₂是一元中强酸可知，H₃PO₂是弱电解质，溶液中部分电离出氢离子，据此写出电离方程式；根据H₃PO₂是一元中强酸，可以判断NaH₂PO₂为正盐为强碱弱酸盐；
②根据化合物中总化合价为0计算出P元素的化合价，在碱性条件下，次磷酸盐可用于化学镀银和银离子反应生成磷酸根、银和水，结合电子守恒和原子守恒配平书写离子方程式；
（3）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；
③根据阳极中阴离子为硫酸根离子、氢氧根离子和H₂PO₂^-，氢氧根离子失电子发生氧化反应，阴极上是氢离子得到电子发生还原反应，写出阴极的电极反应式计算；
（4）根据K_sp[Ca₃（PO₄）₂]=c³（Ca²⁺）×c²（PO₄^3-）=2.0×10^-29计算．

解答 解：（1）根据化合价代数和为0，则（n+2）+5n-2x=0，故x=3n+1，故答案为：3n+1；
（2）①H₃PO₂是一元中强酸，溶液中部分电离出氢离子，所以其电离方程式为H₃PO₂?H₂PO₂^-+H⁺，根据H₃PO₂是一元中强酸，可以判断NaH₂PO₂为正盐为强碱弱酸盐，NaH₂PO₂水溶液中阴离子水解溶液显碱性，
故答案为：H₃PO₂?H₂PO₂^-+H⁺；碱性；
②根据化合物中总化合价为0计算出P元素的化合价，H₃PO₂中，总化合价为0，其中氢元素为+1价，氧元素为-2价，则P元素的化合价为+1价，在碱性条件下，次磷酸盐可用于化学镀银和银离子反应生成磷酸根、银和水，结合电子守恒和原子守恒配平书写离子方程式，磷元素化合价+1价变化为+5价，银离子化合价+1价变化为0价，碱性条件下反应得到离子方程式为：H₂PO₂^-+4Ag⁺+6 OH^-═PO₄^3-+4Ag↓+4 H₂O，
故答案为：+1；1、4、6 OH^-、1、4、4 H₂O；
（3）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的原因是因为：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，
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；
③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，阴极电极反应是溶液中氢离子得到电子发生还原反应，2H⁺+2e^-=H₂↑，电子守恒计算，4OH^-～4e^-～4H⁺～4H₃PO₂，得到1mol H₃PO₂的同时阴极室制得NaOH质量为40g/mol×1mol=40g，
故答案为：40；
（4）处理后的废水中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，
故答案为：5×10^-6．

点评 本题考查了盐的水解原理、弱电解质的电离、氧化还原反应等知识，题目难度中等，试题涉及的知识点较多，充分考查了学生对所学知识的掌握情况．