Question

【题目】[2017江苏]砷(As)是一些工厂和矿山废水中的污染元素，使用吸附剂是去除水中砷的有效措施之一。

（1）将硫酸锰、硝酸钇与氢氧化钠溶液按一定比例混合，搅拌使其充分反应，可获得一种砷的高效吸附剂X，吸附剂X中含有，其原因是___________________________________。

（2）H3AsO3和H3AsO4水溶液中含砷的各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系分别如题20图- 1和题20图- 2所示。

①以酚酞为指示剂(变色范围pH 8.0 ~ 10.0)，将NaOH溶液逐滴加入到H3AsO3溶液中，当溶液由无色变为浅红色时停止滴加。该过程中主要反应的离子方程式为_____________________。

②H3AsO4第一步电离方程式H3AsO4H2AsO4+H+的电离常数为Ka1，则pKa1=_________(pKa1=lgKa1)。

（3）溶液的pH对吸附剂X表面所带电荷有影响。pH =7.1时，吸附剂X表面不带电荷；pH > 7.1时带负电荷，pH越高，表面所带负电荷越多；pH<7.1时带正电荷，pH越低，表面所带正电荷越多。pH不同时吸附剂X对三价砷和五价砷的平衡吸附量(吸附达平衡时单位质量吸附剂X吸附砷的质量)如题20图3所示。

①在pH7~9之间，吸附剂X对五价砷的平衡吸附量随pH升高而迅速下降，其原因是____________________。

②在pH4~7之间，吸附剂X对水中三价砷的去除能力远比五价砷的弱，这是因为___________。 提高吸附剂X对三价砷去除效果可采取的措施是____________________________________。

Answer 1

【答案】（1）碱性溶液吸收了空气中的CO2

（2）①OH + H3AsO3H2AsO3 + H2O ②2.2

（3）①在pH7~9之间，随pH升高H2AsO4转变为HAsO42，吸附剂X表面所带负电荷增多，静电斥力增加

②在pH4~7之间，吸附剂X表面带正电，五价砷主要以H2AsO4和HAsO42阴离子存在，静电引力较大；而三价砷主要以H3AsO3分子存在，与吸附剂X表面产生的静电引力小

加入氧化剂，将三价砷转化为五价砷

【解析】（1）NaOH在空气中易与CO2反应生成NaCO3，吸附剂X中含有，其原因是碱性溶液吸收了空气中的CO2。

（2）①从题20图1可知pH由小变大时，H3AsO3浓度减小，H2AsO3浓度增大，当溶液由无色变为浅红色时，主要反应的离子方程式为OH + H3AsO3H2AsO3 + H2O ；②H3AsO4第一步电离方程式H3AsO4H2AsO4+H+的电离常数为Ka1，Ka1= ，由题20图2读出：=，=102.2mol/L，Ka1==102.2mol/L，pKa1=lgKa1=lg102.2=2.2。

（3）①在pH7~9之间，随pH升高H2AsO4转变为HAsO42，吸附剂X表面所带负电荷增多，静电斥力增加，吸附剂X对五价砷的平衡吸附量随pH升高而迅速下降。②在pH4~7之间，吸附剂X表面带正电，五价砷主要以H2AsO4和HAsO42阴离子存在，静电引力较大；而三价砷主要以H3AsO3分子存在，与吸附剂X表面产生的静电引力小。提高吸附剂X对三价砷去除效果可采取的措施是：加入氧化剂，将三价砷转化为五价砷。