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。

已知：25℃时，H₃PO₃的pK_a1=1.3，pK_a2=6.6。

（1）“合成”过程，主要氧化产物为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”的作用是___________。

（5）氢碘酸也可以用“电解法”制备，装置如图所示。其中双极膜(BPM)是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H₂O解离成H⁺和OH^-；A、B为离子交换膜。

①B膜最佳应选择___________

②阳极的电极反应式是___________。

③少量的I^-因为浓度差通过BPM膜，若撤去A膜，其缺点是：___________

Answer

NaH2PO2＋I2＋H2O=H3PO3＋NaI＋HI FeS(s)＋Pb2＋(aq)=PbS(s)＋Fe2＋(aq) NaH2PO3 除去铁，并将NaH2PO3转变为Na2HPO3 Na＋离子交换膜 2H2O－4e－=O2↑＋4H＋ I－会在阳极放电，沉积在阳极表面，损伤阳极板

【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。

(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从图上看，右端的BPM膜和B膜之间产生NaOH，BPM膜提供OH-，所以B膜最好是钠离子交换膜；

②阳极附近溶液为硫酸溶液，水电离的氢氧根失电子产生氧气，同时产生氢离子，故阳极的电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+；

③电解池中阴离子有向阳极移动的趋势，少量的I－因为浓度差通过BPM膜，若没有A膜的阻挡，I－会在阳极失电子得到碘单质，沉积在阳极表面，损伤阳极板。