Question

【题目】工业上采用酸性高浓度含砷废水(砷主要以亚砷酸HAsO2形式存在，还含有少量Fe3+等杂质)提取重要化工原料As2O3。工艺流程如下：

(1)“中和”时调节废水的pH为6，NaOH的作用是_____。

(2)“沉砷”时生成的沉淀是Cu(AsO2)2，发生反应的离子方程式是_____；此时使用了过量的CuSO4，原因是_____；沉砷时需控制体系的pH略显碱性，测得Cu(AsO2)2产物中铜元素含量较高，原因是_____。

(3)“还原”时发生反应的化学方程式是_____。

(4)下图表示其他条件不变下“还原”时，反应温度对砷浸出率和铜浸出率的影响(浸出率表示溶液中所要提取的元素被浸出的程度，即元素被浸出的百分率)：

为达到铜砷分离尽量彻底的目的，应选择的最佳温度是_____。

Answer 1

【答案】中和H+，沉淀Fe3+(将Fe3+转化为沉淀)，将HAsO2转化为 Cu2++2Cu(AsO2)2↓ 为了充分回收砷 产物含有少量氢氧化铜沉淀 3Cu(AsO2)2+3SO2+6H2OCu3(SO3)2·2H2O+ 6HAsO2+H2SO4 60 ℃

【解析】

工业上采用酸性高浓度含砷废水(砷主要以亚砷酸HAsO2形式存在，还含有少量Fe3+等杂质)提取重要化工原料As2O3。根据工艺流程图可知：加入NaOH，一方面中和酸性高浓度含砷废水中的氢离子，另一方面使杂质离子Fe3+形成沉淀除去，还可以将HAsO2转化为AsO2-，便于沉砷，加入CuSO4后转化为Cu(AsO2)2，过滤后加入SO2后转化为HAsO2加热可得As2O3。结合流程分析完成相应的问题。

(1)加入NaOH，一方面中和酸性高浓度含砷废水中的氢离子，另一方面使杂质离子Fe3+形成沉淀除去，还可以将HAsO2转化为，便于沉砷。答案：中和H+，沉淀Fe3+(将Fe3+转化为沉淀)，将HAsO2转化为AsO2-。

(2)沉砷中与Cu2+形成沉淀：Cu2++2Cu(AsO2)2↓；使用了过量的CuSO4，是为了充分回收砷；体系的pH略显碱性，容易形成氢氧化铜沉淀，氢氧化铜与Cu(AsO2)2相比，氢氧化铜中含铜量较高。答案：Cu2++2Cu(AsO2)2↓ ；为了充分回收砷；产物含有少量氢氧化铜沉淀。

(3)反应物是Cu(AsO2)2、SO2、H2O，生成物是 Cu3(SO3)2·2H2O和 HAsO2，Cu元素化合价降低，可知部分S元素化合价升高，根据原子守恒还有H2SO4生成，配平得：3Cu(AsO2)2+3SO2+6H2OCu3(SO3)2·2H2O+ 6HAsO2+H2SO4。答案：3Cu(AsO2)2+3SO2+6H2OCu3(SO3)2·2H2O+ 6HAsO2+H2SO4。

(4)根据图示，在60 ℃时，砷的浸出率最高，铜的浸出率最低，可以达到铜砷分离尽量彻底的目的。答案：60 ℃。