Question

【題目】對工業(yè)廢水和生活污水進行處理是防止水體污染、改善水質的主要措施之一。

（1）硫酸廠的酸性廢水中砷(As)元素(主要以 H3AsO3 形式存在)含量極高，為控制砷的排放， 某工廠采用化學沉淀法處理含砷廢水。請回答以下問題：

①已知砷是氮的同族元素，比氮原子多 2 個電子層，砷在元素周期表的位置為_____。

②工業(yè)上采用硫化法(通常用硫化鈉)去除廢水中的砷，生成物為難溶性的三硫化二砷，該反 應的離子方程式為_____。

（2）電鍍廠的廢水中含有的 CN-有劇毒，需要處理加以排放。處理含 CN-廢水的方法之一是在 微生物的作用下，CN-被氧氣氧化成 HCO3- ，同時生成 NH3，該反應的離子方程式為_____。

(3)電滲析法處理廚房垃極發(fā)酵液，同時得到乳酸的原理如圖所示(圖中“HA”表示乳酸分子， A―表示乳酸根離子)：

①陽極的電極反應式為_____

②電解過程中，采取一定的措施可控制陽極室的 pH 約為 6～8，此時進入濃縮室的 OH－可忽略不 計。400 mL 10 g·L－1 乳酸溶液通電一段時間后， 濃度上升為 145 g/L(溶液體積變化忽略不計)，陰極上產生的 H2 在標準狀況下的體積約為_____L (已知：乳酸的摩爾質量為 90 g/mol)。

Answer 1

【答案】第四周期ⅤA族 2H3AsO3+3S2-+6H+=As2S3↓+6H2O 4H2O+2CN-+O2=2HCO3-+2NH3 4OH--4e-═2H2O+O2↑或2H2O-4e-═O2↑+4H+ 6.72

【解析】

（1）①由砷是氮的同族元素，比氮原子多2個電子層可知，砷原子最外層有5個電子，4個電子層；

②根據題給信息可知，酸性條件下，硫化鈉與和廢水中的砷酸反應，生成難溶性的三硫化二砷和水；

（2）由題意可知，在微生物的作用下，CN-被氧氣氧化成HCO3-，同時生成NH3，反應中碳元素化合價升高被氧化，氮元素化合價沒有變化；

（3）①水電離出的氫氧根離子在陽極上失電子發(fā)生氧化反應生成氧氣，破壞水的電離平衡，使溶液呈酸性；

②由電極反應式和生成HA的化學方程式可得：2HA—2 H+—H2，由此計算可得。

（1）①由砷是氮的同族元素，比氮原子多2個電子層可知，砷原子最外層有5個電子，4個電子層，則砷位于元素周期表第四周期ⅤA族，故答案為：第四周期ⅤA族；

②根據題給信息可知，酸性條件下，硫化鈉與和廢水中的砷酸反應，生成難溶性的三硫化二砷和水，反應中硫化鈉做還原劑，砷酸做氧化劑，反應的離子方程式為2H3AsO3+3S2-+6H+=As2S3↓+6H2O，故答案為：2H3AsO3+3S2-+6H+=As2S3↓+6H2O；

（2）由題意可知，在微生物的作用下，CN-被氧氣氧化成HCO3-，同時生成NH3，反應中碳元素化合價升高被氧化，氮元素化合價沒有變化，則反應的離子方程式為4H2O+2CN-+O2=2HCO3-+2NH3，故答案為：4H2O+2CN-+O2=2HCO3-+2NH3；

（3）①水電離出的氫氧根離子在陽極上失電子發(fā)生氧化反應生成氧氣，破壞水的電離平衡，使溶液呈酸性，溶液中氫離子濃度增大，電極反應式為4OH-或2H2O-4e-═O2↑+4H+，故答案為：4OH--4e-═2H2O+O2↑或2H2O-4e-═O2↑+4H+；

②由電極反應式和生成HA的化學方程式可得：2HA—2 H+—H2，電解過程中生成HA的質量為（145 g/L×0.4L—10 g/L×0.4L）=54g，則由HA和氫氣的關系式可知陰極上產生的 H2 在標準狀況下的體積約為××22.4L/mol=6.72L，故答案為：6.72。