Question

“NaH₂PO₂还原法”制备高纯度氢碘酸和亚磷酸钠(Na₂HPO₃)的工业流程如图。

请回答：

(1)“合成”过程，主要氧化产物为亚磷酸(H₃PO₃)，相应的化学方程式为______________。

(2)“除铅”过程，FeS除去微量Pb²⁺的离子方程式为_____________。

(3)“减压蒸馏”过程，I^-回收率为95%，则剩余固体的主要成分为___________(填化学式)。

(4)“调pH=11”的作用为__________。

(5)工业上常用电解Na₂HPO₃溶液制备亚磷酸，其装置示意图：

①a为电源______(填“正极”或“负极”)。

②B膜应选择___________(填“阴离子”“质子”或“阳离子”)交换膜。

③阳极的电极反应式为____________。

Answer

NaH2PO2+I2+H2O=H3PO3+NaI+HI FeS(s)+Pb2+(aq)=PbS(s)+Fe2+(aq) NaH2PO3 除铁、将NaH2PO3转换为Na2HPO3 正极 阴离子 2H2O-4e-=O2↑+4H+

【解析】

“合成”步骤，NaH2PO2和I2和水反应生成H3PO3和NaI和HI；之后加入FeS将Pb2+转化为PbS除去，此时溶液中的杂质为Fe2+；因为HI易挥发，“减压蒸馏”获得HI溶液，剩余固体主要为含有Fe2+杂质的NaH2PO3，加水溶解，再加入H2O2将Fe2+氧化成Fe3+，调pH=11将Fe3+转化为沉淀除去，同时部分NaH2PO3转换为了Na2HPO3；再次调pH将NaH2PO3彻底转化为Na2HPO3，最后“结晶”得到Na2HPO3固体，据此分析解答；

(5)电解的目的是利用Na2HPO3溶液制备亚磷酸，所以电解过程中Na2HPO3溶液中的HPO需要向左移动，电解池中阴离子流向阳极，所以左侧为电解池阳极，a为电源正极，b为电源负极。

(1)根据后续流程可知“合成”步骤中产生HI，说明I2将NaH2PO2氧化，HI为强酸，所以还生成H3PO3和NaI，根据电子守恒和元素守恒可得该反应的化学方程式为：NaH2PO2+I2+H2O= H3PO3+NaI+HI；

(2)“除铅”过程，利用沉淀转化原理，加入FeS将Pb2+变成PbS，离子方程式为：FeS(s)+Pb2+(aq)=Fe2+(aq)+PbS(s)；

(3)根据合成步骤的反应，可知蒸馏前溶液中主要含H3PO3、NaI和HI，而蒸馏过程I-回收率为95%，说明H3PO3和NaI反应有NaH2PO3生成，则剩余固体的主要成分为NaH2PO3；

(4)“调pH=11”的作用：将Fe3+转化为沉淀除去，同时将NaH2PO3转换为了Na2HPO3；

(5)①根据分析可知a为电源正极；

②电解过程中HPO需要穿过B膜，所以B膜应选择阴离子交换膜；

③左侧与电源正极相连为阳极，阳极为硫酸溶液，水电离出的氢氧根放电生成氧气，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+。