Question

【題目】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pH8.0～10.0)，將NaOH溶液逐滴加入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＝___(pKa1＝－lgKa1)。

（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】堿性溶液吸收了空氣中的CO2 OH－＋H3AsO3=H2AsO3-＋H2O 2.2 在pH7～9之間，隨pH升高H2AsO4-轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>HAsO42-，吸附劑X表面所帶負(fù)電荷增多，靜電斥力增強(qiáng) 在pH4～7之間，吸附劑X表面帶正電荷，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)氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳生成碳酸鈉和水。

（2）①當(dāng)溶液由無(wú)色變?yōu)闇\紅色時(shí)停止滴加，溶液pH為8～10，H3AsO3減少、H2AsO3-增多；

②Ka1＝，K僅與溫度有關(guān)；

（3）①pH＞7.1時(shí)吸附劑X表面帶負(fù)電荷，pH越高，表面所帶負(fù)電荷越多；

②在pH4～7之間，吸附劑X表面帶正電荷，五價(jià)砷主要以H2AsO4-和HAsO42-陰離子存在；而三價(jià)砷主要以H3AsO3分子存在。

（1）吸附劑X中含有NaOH溶液，能吸收空氣中的CO2生成CO32-。

（2）①圖1中pH為8～10時(shí)，三價(jià)砷物種主要以H3AsO3和H2AsO3-的形式存在，故滴加NaOH溶液的過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式為OH－＋H3AsO3=H2AsO3-＋H2O。

②Ka1＝，K僅與溫度有關(guān)，為方便計(jì)算，在圖2中取pH＝2.2時(shí)計(jì)算，此時(shí)c(H2AsO4-)＝c(H3AsO4)，則Ka1＝c(H＋)＝10－2.2，pKa1＝2.2。

（3）①?gòu)膱D2知，pH由7升至9時(shí)，H2AsO4-轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>HAsO42-，由題中信息知，pH＞7.1時(shí)，pH越高，吸附劑X所帶負(fù)電荷越多，則吸附劑X與HAsO42-的靜電斥力增強(qiáng)。

②在pH為4～7時(shí)，吸附劑X表面帶正電荷，從圖2知，pH在4～7之間時(shí)，吸附劑X吸附H2AsO4-和HAsO42-；從圖1知，pH在4～7之間時(shí)，三價(jià)砷主要以分子形式存在，二者靜電引力小。加入氧化劑，可以將三價(jià)砷轉(zhuǎn)化為五價(jià)砷，而被吸附劑X吸附。