Question

【题目】化学反应原理对于研究化学物质有十分重要的意义。

（1）已知次磷酸(H3PO2，一元中强酸)和亚磷酸(H3PO3，结构式为，二元中强酸)均是重要的精细化工产品。

①写出次磷酸的结构式：_____________________________________。

②已知某温度下0.01 mol·L-1的NaOH溶液pH=10，将该NaOH溶液与等浓度等体积的次磷酸溶液混合，混合后溶液pH=7，则此时c(OH－)—c(H3PO2)=___________。(用具体数值表示)

（2）实验室配制FeCl3溶液时，需要将FeCl3固体溶解在较浓的盐酸中，其原因是_______________________________________________________(用离子方程式和必要的文字说明)。

已知25℃时，Fe(OH)3的Ksp＝4.0×10-38，配制100ml 5 mol·L-1的FeCl3溶液，至少需要加入_______mL 2 mol·L-1的盐酸(忽略加入盐酸的体积)。

（3）工业废水中的Cr2O72-对生态系统有很大损害。常用的处理方法有两种。

①还原沉淀法：Cr2O72-Cr3＋Cr(OH)3。常温下，要使Cr3+沉淀完全，溶液的pH应调至________。(已知Cr(OH)3的Ksp＝10-32)

②电解法：用铁和石墨做电极，电解产生的还原剂将Cr2O72-还原成Cr3+，最终产生Cr(OH)3沉淀。若有1mol Cr2O72-被还原，理论上导线中通过___________mol电子。

Answer 1

【答案】 10-7 mol·L-1 ( Fe3＋+3H2OFe(OH)3+3H+ 加入盐酸可以抑制Fe3＋的水解 2.5 5 12

【解析】

（1）①在无机含氧酸中，酸电离出的H+皆来自于酸分子中羟基O-H键的断裂，故一般酸分子中有几个羟基，该酸就是几元酸；

②题中说明次磷酸是中强酸，则其形成的盐溶液中存在水解平衡，列出电荷守恒式、物料守恒式，再作差即可得到题中要求计算的数据；

（2）将FeCl3固体溶解在较浓的盐酸中，是因为盐酸可以抑制Fe3＋的水解；题中说明忽略加入盐酸的体积，可认为溶液体积保持不变，根据溶度积的公式可以计算出溶液中OH-的浓度，从而得到H+的浓度，在根据H+的物质的量不变计算；

（3）①当c(Cr3+)≤ 1×10-5mol·L-1时，可认为Cr3+沉淀完全，根据溶度积的公式可以计算出溶液中OH-的浓度，从而得到H+的浓度和溶液pH；②需要认真读题，题中说明还原剂由电解而来，并非Cr2O72-发生电解反应，需要根据Cr2O72-的量来确定还原剂Fe2+的量，从而计算得出导线中通过电子的量。

（1）①含氧酸中的H+都是来自于羟基中O-H键的断裂，亚磷酸中含有两个羟基，故其是二元酸(尽管其含三个氢原子)，故一元酸次磷酸含有一个羟基，则其结构式为；

②将NaOH溶液与等浓度等体积的次磷酸溶液混合得到NaH2PO2溶液，根据物料守恒有：c(Na+)=c(H3PO2)+c(H2PO2-)，根据电荷守恒有：c(Na+)+c(H+)=c(H2PO2-)+c(OH-)，将两个守恒式相减可得：c(OH-)-c(H3PO2)=c(H+)，由于NaOH溶液和次磷酸溶液混合后溶液pH=7，即溶液中c(H+)=10-7mol·L-1，故c(OH-)-c(H3PO2)= 10-7mol·L-1；

（2）FeCl3溶液中有：Fe3＋+3H2OFe(OH)3+3H+，加入盐酸可以抑制Fe3＋的水解；由于忽略加入盐酸的体积，所以溶液体积始终为100mL；c(Fe3+)·[c(OH-)]3=Ksp[Fe(OH)3]，c(Fe3+)=5mol·L-1，故c(OH-)===2×10-13mol·L-1，则c(H+)===0.05mol·L-1，根据H+的物质的量不变，V(HCl)==0.0025L=2.5mL；

（3）①当c(Cr3+)≤ 1×10-5mol·L-1时，可认为Cr3+沉淀完全，由于c(Cr3+)·[c(OH-)]3=Ksp[Cr(OH)3]，故c(OH-)===1×10-9mol·L-1，则c(H+)===1×10-5mol·L-1，即pH=-lg c(H+)=5；

②根据反应6Fe2++Cr2O72-+11H2O=6Fe(OH)3↓+2Cr3++4H+可知，1mol Cr2O72-可被6mol Fe2+还原，而Fe2+由Fe放电失去两份电子产生，故1mol Cr2O72-被还原，导线中通过12mol电子。