Question

亞磷酸（H₃PO₃）是二元酸，H₃PO₃溶液存在電離平衡：H₃PO₃H⁺ + H₂PO₃^－。亞磷酸與足量NaOH溶液反應，生和Na₂HPO₃。
（1）①寫出亞磷酸與少量NaOH溶液反應的離子方程式_____________________________________。
②某溫度下，0.1000 mol·L^－1的H₃PO₃溶液pH的讀數為1.6，即此時溶液中c (H⁺) = 2.5×10^－2 mol·L^－1，除OH^—之外其他離子的濃度由小到大的順序是                      ，該溫度下H₃PO₃電離平衡的平衡常數K=                。（H₃PO₃第二步電離忽略不計，結果保留兩位有效數字）
③向H₃PO₃溶液中滴加NaOH溶液至中性，所得溶液中c（Na⁺）_______ c（H₂PO₃^-）+ 2c（HPO₃^2-）（填“>”、 “<” 或“=”）。
（2）亞磷酸具有強還原性，可使碘水褪色，該反應的化學方程式_______________________。
（3）電解Na₂HPO₃溶液也可得到亞磷酸，裝置示意圖如下：

說明：陽膜只允許陽離子通過，陰膜只允許陰離子通過。
①陰極的電極反應式為_____________________________。
②產品室中反應的離子方程式為_____________________。

Answer 1

（14分）（1）  ① H₃PO₃+OH^—＝H₂PO₃^—+H₂O  （2分）
②c（HPO₃^2-）< c（H₂PO₃^-）< c（H⁺） （2分）8.3×10^－3mol/L （2分） ③ ＝（2分）
（2）H₃PO₃ + I₂ +H₂O = 2HI+ H₃PO₄ （2分） （3）① 2H⁺ + 2e^－＝H₂↑  （2分）  
②HPO₃^2－+ 2H⁺＝H₃PO₃（2分）或：HPO₃^2－+ H⁺＝H₂PO₃^－、H₂PO₃^－+ H⁺＝H₃PO₃（各1分）

解析試題分析：（1）①亞磷酸是二元酸，亞磷酸和少量氫氧化鈉反應生成NaH₂PO₃、H₂O，所以該反應方程式為H₃PO₃+OH^—＝H₂PO₃^—+H₂O。
②0.1000mol?L^-1的H₃PO₃溶液pH的讀數為1.6，氫離子濃度小于亞磷酸濃度，所以亞磷酸是二元弱酸，在水溶液中分步電離，且第一步電離程度大于第二步，兩步電離中都有氫離子生成，所以氫離子濃度最大，因此離子濃度大小順序是c（HPO₃^2-）< c（H₂PO₃^-）< c（H⁺）。
H₃PO₃       H⁺  +  H₂PO₃^－
起始時各物質濃度（mol?L^－1）     0.10           0       0
反應的各物質的濃度（mol?L^－1）2.5×10^－2           2.5×10^－2   2.5×10^－2
平衡時各物質的濃度（mol?L^－1）0.10－2.5×10^－2   2.5×10^－2     2.5×10^－2  
K＝＝＝8.3×10^－3mol/L
③溶液呈中性，則c（H⁺）＝c（OH^-），又因為溶液呈電中性，則c（Na⁺）+C（H⁺）＝C（OH^-）+c（H₂PO₃^-）+2c（HPO₃^2-），由于C（H⁺）=C（OH^-），所以c（Na⁺）＝c（H₂PO₃^-）+2c（HPO₃^2-）。
（2）碘具有強氧化性，亞磷酸具有強還原性，所以亞磷酸和碘能發生氧化還原反應生成氫碘酸和磷酸，反應的化學方程式為H₃PO₃ + I₂ +H₂O = 2HI+ H₃PO₄ 。
（3）①電解池中陰極得到電子，發生還原反應，所以陰極上是氫離子得電子發生還原反應，電極反應式為2H⁺ + 2e^－＝H₂↑。
②產品室中HPO₃^2-和氫離子結合生成亞磷酸，因此反應離子方程式為HPO₃^2－+ 2H⁺＝H₃PO₃。
考點：弱電解質的電離、電離平衡常數的計算、溶液中中離子濃度大小比較、氧化還原反應方程式的書寫以及電化學原理的應用等