Question

【題目】【2017高考江蘇】砷(As)是一些工廠和礦山廢水中的污染元素，使用吸附劑是去除水中砷的有效措 施之一．

(1)將硫酸錳、硝酸釔與氫氧化鈉溶液按一定比例混合，攪拌使其充分反應(yīng)，可獲得一種砷的高效吸附劑X，吸附劑X中含有CO32﹣，其原因是 ．

(2)H3AsO3和H3AsO4水溶液中含砷的各物種的分布分?jǐn)?shù)(平衡時(shí)某物種的濃度占各物種濃度之和的分?jǐn)?shù))與pH的關(guān)系分別如圖﹣1和圖﹣2所示．

①以酚酞為指示劑(變色范圍pH 8.0～10.0)，將NaOH溶液逐滴加入到H3AsO3溶液中，當(dāng)溶液由無(wú)色變?yōu)闇\紅色時(shí)停止滴加．該過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式為 ．

②H3AsO4第一步電離方程式H3AsO4H2AsO4﹣+H+的電離常數(shù)為Ka1，則pKa1= (p Ka1=﹣lg Ka1 )．

(3)溶液的pH對(duì)吸附劑X表面所帶電荷有影響．pH=7.1時(shí)，吸附劑X表面不帶電荷； pH＞7.1時(shí)帶負(fù)電荷，pH越高，表面所帶負(fù)電荷越多；pH＜7.1時(shí)帶正電荷，pH越低，表面所帶正電荷越多．pH不同時(shí)吸附劑X對(duì)三價(jià)砷和五價(jià)砷的平衡吸附量(吸附達(dá)平衡時(shí)單位質(zhì)量吸附劑X吸附砷的質(zhì)量)如圖﹣3所示．

①在pH7～9之間，吸附劑X對(duì)五價(jià)砷的平衡吸附量隨pH升高而迅速下降，其原因是 ．

②在pH4～7之間，吸附劑X對(duì)水中三價(jià)砷的去除能力遠(yuǎn)比五價(jià)砷的弱，這是因?yàn)?/span> ． 提高吸附劑X對(duì)三價(jià)砷去除效果可采取的措施是 ．

Answer 1

【答案】(1)堿性溶液吸收了空氣中的CO2 (2)①OH﹣+H3AsO3=H2AsO3﹣+H2O ② 2.2 (3)①在pH7～9之間，隨pH升高H2AsO4﹣轉(zhuǎn)變?yōu)镠AsO42﹣，吸附劑X表面所帶負(fù)電荷增多，靜電斥力增加 ②在pH4～7之間，吸附劑X表面帶正電，五價(jià)砷主要以H2AsO4﹣和HAsO42﹣陰離子存在，靜電引力較大；而三價(jià)砷主要以H3AsO3分子存在，與吸附劑X表面產(chǎn)生的靜電引力小；加入氧化劑，將三價(jià)砷轉(zhuǎn)化為五價(jià)砷

【解析】(1)空氣中的CO2屬于酸性氧化物，能溶于強(qiáng)堿溶液，NaOH是堿，能吸收空氣中的二氧化碳而生成碳酸根離子，所以其原因是堿性溶液吸收了空氣中的CO2；

(2)①根據(jù)圖知，堿性條件下H3AsO3的濃度減小、H2AsO3﹣濃度增大，說(shuō)明堿和H3AsO3生成H2AsO3﹣，該反應(yīng)為酸堿的中和反應(yīng)，同時(shí)還生成水，離子方程式為OH﹣+H3AsO3=H2AsO3﹣+H2O；

②Ka1=，pH=2.2時(shí)c(H+)=10﹣2.2 mol/L，c(H3AsO3)=c(H2AsO3﹣)，p Ka1=﹣lg Ka1=﹣lg=2.2；

(3)①吸附劑X表面所帶負(fù)電荷增多，靜電斥力越大，在pH7～9之間，隨pH升高H2AsO4﹣轉(zhuǎn)變?yōu)镠AsO42﹣，吸附劑X表面所帶負(fù)電荷增多，靜電斥力增加，導(dǎo)致在pH7～9之間，吸附劑X對(duì)五價(jià)砷的平衡吸附量隨pH升高而迅速下降；

②在pH4～7之間，吸附劑X表面帶正電，五價(jià)砷主要以H2AsO4﹣和HAsO42﹣陰離子存在，pH＜7.1時(shí)帶正電荷，pH越低，表面所帶正電荷越多，所以靜電引力較大；而三價(jià)砷主要以H3AsO3分子存在，與吸附劑X表面產(chǎn)生的靜電引力小，所以在pH4～7之間，吸附劑X對(duì)水中三價(jià)砷的去除能力遠(yuǎn)比五價(jià)砷的弱；在pH4～7之間，吸附劑X對(duì)水中三價(jià)砷的去除能力遠(yuǎn)比五價(jià)砷的弱，如果能將三價(jià)砷轉(zhuǎn)化為五價(jià)砷，能有效的去除三價(jià)砷，所以采取的措施是加入氧化劑，將三價(jià)砷轉(zhuǎn)化為五價(jià)砷。