Question

15．Ca（H₂PO₂）₂（次磷酸钙，一元中强酸H₃PO₂的钙盐）是一种白色结晶粉末，溶于水（常温时，溶解度16.7g/100g水），其水溶液呈现弱酸性．可用作医药、抗氧化剂以及制备次磷酸钠等．由白磷（P₄）与石灰乳制备Ca（H₂PO₂）₂的实验步骤如下：
步骤1．在三口烧瓶中加入白磷和石灰乳，先通入N₂，然后在约98°C下充分搅拌1h，同时收集产生的PH₃．
步骤2．将反应液静置、过滤．
步骤3．向滤液中通入适量CO₂，再过滤．
步骤4．用次磷酸溶液调节步骤3滤液的pH，浓缩、冷却结晶、干燥得次磷酸钙．
（1）步骤1先通入N₂的目的是排除装置内的空气，防止次磷酸钙及白磷被氧化；搅拌的目的是使反应物充分接触反应，加快反应速率．
（2）步骤1石灰乳与 P₄（白磷）发生反应的化学方程式为2P₄+3Ca（OH）₂+6H₂O $\frac{\underline{\;98°C\;}}{\;}$ 3Ca（H₂PO₂）₂+2PH₃↑；步骤2过滤所得滤渣成分为P₄和Ca（OH）₂．
（3）步骤3的目的是除去其中的Ca（OH）₂．
（4）请补充完整由产品进一步制备NaH₂PO₂•H₂O的实验方案：取产品次磷酸钙加入烧杯中，加适量的水溶解，边搅拌边向溶液中加入Na₂CO₃溶液，静置，向上层清液中滴入Na₂CO₃溶液，若无沉淀，过滤，将滤液减压蒸发浓缩，结晶，干燥得到NaH₂PO₂•H₂O．
（已知：在常压下，加热蒸发次磷酸钠溶液会发生爆炸，100℃时NaH₂PO₂•H₂O的溶解度为667g/100g水）

Answer 1

分析 （1）根据次磷酸钙及白磷易被氧化分析通入N₂的目的；搅拌的目的是使反应物充分接触反应，加快反应速率；
（2）根据实验原理步骤1石灰乳与 P₄（白磷）发生反应生成Ca（H₂PO₂）₂和PH₃；根据滤渣不溶于水分析步骤2过滤所得滤渣成分；
（3）步骤3向滤液中通入适量CO₂，消耗溶解于水的少量Ca（OH）₂；
（4）根据次磷酸钙与Na₂CO₃溶液反应生成碳酸钙沉淀和NaH₂PO₂溶液，再结合在常压下，加热蒸发次磷酸钠溶液会发生爆炸，100℃时NaH₂PO₂•H₂O的溶解度为667g/100g水分析要得到NaH₂PO₂•H₂O晶体的方法为减压蒸发浓缩，结晶．

解答 解：（1）因为次磷酸钙及白磷易被氧化，所以步骤1先通入N₂的目的是排除装置内的空气，防止次磷酸钙及白磷被氧化；搅拌的目的是使反应物充分接触反应，加快反应速率，
故答案为：排除装置内的空气，防止次磷酸钙及白磷被氧化；使反应物充分接触反应，加快反应速率；
（2）根据实验原理步骤1石灰乳与 P₄（白磷）发生反应生成Ca（H₂PO₂）₂和PH₃，反应的化学方程式为：2P₄+3Ca（OH）₂+6H₂O $\frac{\underline{\;98°C\;}}{\;}$ 3Ca（H₂PO₂）₂+2PH₃↑；反应后过量的P₄和Ca（OH）₂难溶于水，所以步骤2过滤所得滤渣成分为P₄和Ca（OH）₂，
故答案为：2P₄+3Ca（OH）₂+6H₂O $\frac{\underline{\;98°C\;}}{\;}$ 3Ca（H₂PO₂）₂+2PH₃↑；P₄和Ca（OH）₂；
（3）因为滤液中溶有少量的Ca（OH）₂，所以通入适量CO₂，目的是除去其中的Ca（OH）₂，故答案为：除去其中的Ca（OH）₂；
（4）因为次磷酸钙与Na₂CO₃溶液反应生成碳酸钙沉淀和NaH₂PO₂溶液，所以应先加入Na₂CO₃溶液使次磷酸钙完全转化为碳酸钙沉淀和NaH₂PO₂溶液，再根据在常压下，加热蒸发次磷酸钠溶液会发生爆炸，所以采用减压蒸发浓缩，结晶得到NaH₂PO₂•H₂O晶体，
故答案为：边搅拌边向溶液中加入Na₂CO₃溶液，静置，向上层清液中滴入Na₂CO₃溶液，若无沉淀，过滤，将滤液减压蒸发浓缩，结晶．

点评 本题考查了以白磷和石灰乳为原料制备Ca（H₂PO₂）₂的实验原理，关键在于对每一步骤的理解和知识的迁移运用，本题难度中等．