Question

磷的含氧酸有磷酸(H₃PO₄)、亚磷酸(H₃PO₃)、次磷酸(H₃PO₂)等多种，它们在工业上都是重要的化工原料。

(1)亚磷酸（H₃PO₃)是一种二元弱酸，写出H₃PO₃与过量NaOH溶液反应的化学方程式：_______。某温度下，0.01 mol • L^-1 H₃PO₃溶液的pH为2.7，该温度下，H₃PO₃ 的一级电离常数 Ka_l=_______。 (已知：lg2 = 0.3，lg3 = 0.5，lg5 = 0.7，H₃PO₃ 的第二步电离忽略不计）

(2)某实验小组用NaOH溶液处理含H₃PO₃废水，当溶液中c (Na⁺) =c(H₂PO₃^－) + 2c(HPO₃^2-)时，溶液呈______性(填“酸”“碱”或“中”）。

(3)已知：常温下，磷酸（H₃PO₄)的 Ka_l=7.ll×10^-3、Ka₂ = 6.23×10^-8、Ka₃ = 4.5 ×10^-13， 则常温下，Na₂HPO₄溶液中H₂PO₄^－、HPO₄^2-和PO₄^3-的浓度由大到小的顺序为________。

(4)向某浓度的磷酸溶液中滴加NaOH溶液，其pH与溶液中H₃PO₄、H₂PO₄^－、HPO₄^2-和PO₄^3-的物质的量分数为δ (平衡时某物种的浓度与整个物种浓度之和的比值）的关系如图所示。以酚酞为指示剂，当溶液由无色变为浅红色时，发生主要反应的离子方程式是_________。

(5)已知：常温下，Ksp(FePO₄) = l.3×10^-22、Ksp(A1PO₄) = 5.2 ×10^-19。常温下，向含Fe³⁺、A1³⁺的混合溶液中滴加Na₃PO₄溶液，当FePO₄、AlPO₄同时生成时，溶液中c(Fe³⁺)：c(Al³⁺ ) =_________。

Answer

H3PO3 + 2NaOH = Na2HPO3 + 2H2O 4.0×10-4 中 c(HPO42－)>c(H2PO4－)>c(PO43－) H2PO4－ + OH－ = HPO42－ + H2O 2.5×10-4

【解析】

(1)亚磷酸（H3PO3)是一种二元弱酸，1mol H3PO3需要2molNaOH恰好完全反应，故H3PO3与过量NaOH溶液反应的化学方程式为H3PO3 + 2NaOH = Na2HPO3 + 2H2O；某温度下，0.01 mol • L-1 H3PO3溶液的pH为2.7，则c(H+)=10-2.7mol/L，由于H3PO3 的第二步电离忽略不计，c(H2PO3－)≈c(H+)=10-2.7mol/L，H3PO3的一级电离常数 Kal==4.0×10-4；

(2)用NaOH溶液处理含H3PO3废水所的溶液中存在电荷守恒：c (Na+) + c (H+) = c (OH－)+ c(H2PO3－) + 2c(HPO32-)，结合c (Na+) =c(H2PO3－) + 2c(HPO32-)，因而c (H+) = c (OH－)，溶液呈中性；

(3) Na2HPO4溶液中，HPO42－水解方程式：HPO42－+ H2O ⇌ H2PO4－+ OH－，Kh(HPO42－)==1.6×10-7，HPO42－电离方程式：HPO42－= PO43－+ H+，Ka3 = 4.5 ×10-13< Kh(HPO42－) =1.6×10-7，说明HPO42－水解程度大于其电离程度，因而c(H2PO4－)>c(PO43－)，又水解或电离是微弱的，HPO42-的浓度最大，所以c(HPO42－)>c(H2PO4－)>c(PO43－)；

(4)酚酞的变色范围是 8.2～10.0，结合图象知此时H2PO4－物质的量分数为δ减少，HPO42-的物质的量分数为δ增加，因而以酚酞为指示剂，当溶液由无色变为浅红色时，发生主要反应的离子方程式是H2PO4－ + OH－ = HPO42－ + H2O；

(5)= 2.5×10-4，故溶液中c(Fe3+)：c(Al3+ ) =2.5×10-4。