Question

【題目】工業(yè)上采用化學(xué)沉降法處理酸性高濃度含砷廢水（砷主要以亞砷酸H3AsO3形式存在）,同時從沉渣中還可以提取出常用的中藥藥劑As2O3，基本實(shí)現(xiàn)了廢水處理過程的“三廢”零排放。工藝流如下：

回答下列問題：

（1）H3AsO3中，砷元素的化合價為__________

（2）H3AsO3是三元弱酸，第一步和第二步電離是通過和水中的OH-結(jié)合實(shí)現(xiàn)的，第三步則直接電離出H+，第一步電離方程式為H3AsO3+H2O[As(OH)4]-+H+，則第二步電離方程式為________________________________。

（3）已知：As2S3與過量的S2-存在以下反應(yīng)：As2S3(s)+3S2-(aq) 2AsS33-(aq)； “一級沉砷”中FeSO4的作用是___________________________________________________

（4）“二級沉砷”后，濾渣A的主要成分，除含有Ca3(AsO4)2 、FeAsO4、Fe(OH)3外，還有________（寫化學(xué)式）。

（5）寫出Ⅳ過程中，由Na3AsO4制備As2O3 的離子方程式 ____________________________ 。

（6）砷酸（H3AsO4）分步電離的平衡常數(shù)(25℃)為：K1=5.6×10－3 ， K2=1.7×10－7 ， K3=4.0×10－12， Na3AsO4的第一步水解的離子方程式為：AsO43－+H2OHAsO42－+OH－，該步水解的平衡常數(shù)（25℃）為__________（保留兩位有效數(shù)字）。

（7）雌黃（As2S3）和雄黃(As4S4 )是自然界中常見的砷化物，一定條件下，兩者的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示。若反應(yīng)Ⅱ中，1mol As4S4（其中As元素的化合價為+2價）參加反應(yīng)時，轉(zhuǎn)移28mole-，則物質(zhì)a為_________。

Answer 1

【答案】+3 [As(OH)4]-+H2O [As(OH)5]2-+H+ 沉淀過量S2-，使平衡As2S3(s)+3S2-(aq) 2AsS33-(aq)左移，提高沉砷效果 CaSO4 2AsO43－+2SO2+2H+=As2O3+2SO42－+H2O 2.5×10－3 SO2

【解析】

（1）根據(jù)H3AsO3中，化合價代數(shù)和為0的規(guī)則，確定砷元素的化合價；

（2）因第一步和第二步電離是通過和水中的OH-結(jié)合實(shí)現(xiàn)的，所以比較第一步電離方程式，可寫第二步電離的方程式；

（3）從As2S3(s)+3S2-(aq) 2AsS33-(aq)；可逆反應(yīng)入手，分析FeSO4的作用；

（4）“二級沉砷”是加入H2O2和CaO實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)镃aSO4難溶于酸，所以還有CaSO4；

（5）Ⅳ過程中，是Na3AsO4在酸性條件下和SO2反應(yīng)制備As2O3 的；

（6）根據(jù)水解平衡常數(shù)公式，依據(jù)K3，可求水解平衡常數(shù)；

（7）依據(jù)圖示關(guān)系和守恒規(guī)律，可推出a；

（1）根據(jù)H3AsO3中，化合價代數(shù)和為0的規(guī)則，O為-2，H為+1，則As的化合價為+3；

本題答案為：+3；

（2）對比第一步電離方程式，可得第二步電離的電離方程式為：[As(OH)4]-+H2O [As(OH)5]2-+H+

本題答案為：[As(OH)4]-+H2O [As(OH)5]2-+H+；

（3）因?yàn)锳s2S3與過量的S2-存在以下可逆反應(yīng)：As2S3(s)+3S2-(aq) 2AsS33-(aq)；所以加入FeSO4，是S2-生成FeS(S)，平衡向逆向移動，提高沉砷效果；

本題答案為：沉淀過量S2-，使平衡As2S3(s)+3S2-(aq) 2AsS33-(aq)左移，提高沉砷效果；

（4）“二級沉砷”是加入H2O2和CaO實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)镃aSO4難溶于酸，所以還有CaSO4；

本題答案為：CaSO4；

（5）Ⅳ過程中，是Na3AsO4在酸性條件下和SO2反應(yīng)制備As2O3 的；所以離子方程式為：2AsO43－+2SO2+2H+=As2O3+2SO42－+H2O；

本題答案為：2AsO43－+2SO2+2H+=As2O3+2SO42－+H2O；

（6）水解的離子方程式為：AsO43－+H2OHAsO42－+OH－，該步水解的平衡常數(shù)Kh=c(OH-)c(HAsO42－)/c(AsO43－)= c(OH-)c(HAsO42－)c(H+)/ c(AsO43－) c(H+)=Kw/K3==2.5；

本題答案為：2.5。

（7）由轉(zhuǎn)化關(guān)系圖可以看出，此過程是As4S4和O2反應(yīng)生成AS2O3和a，當(dāng)有轉(zhuǎn)移28mole-，則有7molO2參加反應(yīng)，依據(jù)質(zhì)量守恒不難寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式為：As4S47O2=2 AS2O34SO2，故a是SO2；

本題答案為：SO2；