Question

【题目】工厂中用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中，除了含有大量硫酸外，还含有少量NH、Fe3＋、AsO、Cl－。为除去杂质离子，部分操作流程如下：

请回答问题：

(1)用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中，硫酸的浓度为4.9 g·L－1，则该溶液中的pH约为_____________________________。

(2)NH在用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中以(NH4)2SO4和NH4Cl形式存在。现有一份(NH4)2SO4溶液，一份NH4Cl溶液，(NH4)2SO4溶液中c(NH)恰好是NH4Cl溶液中c(NH)的2倍，则c[(NH4)2SO4]__________c(NH4Cl)(填“＜”“＝”或“＞”)。

(3)随着向废液中投入生石灰(忽略溶液温度的变化)，溶液中__________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(4)投入生石灰调节pH到2～3时，大量沉淀主要成分为CaSO4·2H2O[含有少量Fe(OH)3]，提纯CaSO4·2H2O的主要操作步骤：向沉淀中加入过量________，充分反应后，过滤、洗涤、__________________________。

(5)25 ℃，H3AsO4电离常数为K1＝5.6×10－3，K2＝1.7×10－7，K3＝4.0×10－12。当溶液中pH调节到8～9时，沉淀主要成分为Ca3(AsO4)2。

①pH调节到8左右Ca3(AsO4)2才开始沉淀的原因是_____________________。

②Na3AsO4第一步水解的平衡常数数值为___________________。

③已知：AsO＋2I－＋2H＋===AsO＋I2＋H2O，SO2＋I2＋2H2O===SO＋2I－＋4H＋。上述两个反应中还原性最强的微粒是__________。

Answer 1

【答案】(1)1

(2)＜

(3)减小

(4)稀硫酸 晾干或干燥

(5)①H3AsO4是弱酸，当溶液中pH调节到8左右，c(AsO)增大，Ca3(AsO4)2开始沉淀

②2.5×10－3

③SO2

【解析】硫酸废液中含有大量硫酸外，还含有少量NH、Fe3＋、AsO、Cl－，加入生石灰，调节pH 2～3，大量沉淀主要成分为CaSO4·2H2O[含有少量Fe(OH)3]，滤液加入生石灰调节pH 8～9，生成Ca3(AsO4)2沉淀，滤液主要含有(NH4)2SO4和NH4Cl。

(1)硫酸的浓度为4.9g·L－1，c(H2SO4)＝＝0.0 5mol/L，c(H＋)＝0. 1mol/L，pH＝－lg0.1＝1。

(2)如c[(NH4)2SO4]＝c(NH4Cl)，则(NH4)2SO4溶液中c(NH)较大，因c(NH)越大，NH水解程度越小，则(NH4)2SO4溶液中c(NH)小于NH4Cl溶液中c(NH)的2倍，如等于2倍，则c(NH4Cl)应较大。

(3)随着向废液中投入生石灰，c(OH－)增大，c(NH3·H2O)减小，则溶液中减小。

(4)提纯CaSO4·2H2O，可加入稀硫酸溶解Fe(OH)3，且防止CaSO4·2H2O的溶解，过滤后洗涤、干燥。

(5)①H3AsO4是弱酸电离出来的AsO较少，所以酸性条件下不易形成Ca3(AsO4)2沉淀，当溶液中pH调节到8左右时AsO浓度增大，Ca3(AsO4)2开始沉淀。②Na3AsO4的第一步水解的离子方程式为AsO＋H2OHAsO＋OH－，该步水解的平衡常数Kh＝＝＝＝＝2.5×10－3。

③已知：AsO＋2I－＋2H＋===AsO＋I2＋H2O，SO2＋I2＋2H2O===SO＋2I－＋4H＋。还原剂还原性大于还原产物的还原性，则还原性SO2＞I－＞AsO，两个反应中还原性最强的微粒是SO2。