Question

【题目】工业上采用化学沉降法处理酸性高浓度含砷废水（砷主要以亚砷酸H3AsO3形式存在）,同时从沉渣中还可以提取出常用的中药药剂As2O3，基本实现了废水处理过程的“三废”零排放。工艺流如下：

回答下列问题：

（1）H3AsO3中，砷元素的化合价为__________

（2）H3AsO3是三元弱酸，第一步和第二步电离是通过和水中的OH-结合实现的，第三步则直接电离出H+，第一步电离方程式为H3AsO3+H2O[As(OH)4]-+H+，则第二步电离方程式为________________________________。

（3）已知：As2S3与过量的S2-存在以下反应：As2S3(s)+3S2-(aq) 2AsS33-(aq)； “一级沉砷”中FeSO4的作用是___________________________________________________

（4）“二级沉砷”后，滤渣A的主要成分，除含有Ca3(AsO4)2 、FeAsO4、Fe(OH)3外，还有________（写化学式）。

（5）写出Ⅳ过程中，由Na3AsO4制备As2O3 的离子方程式 ____________________________ 。

（6）砷酸（H3AsO4）分步电离的平衡常数(25℃)为：K1=5.6×10－3 ， K2=1.7×10－7 ， K3=4.0×10－12， Na3AsO4的第一步水解的离子方程式为：AsO43－+H2OHAsO42－+OH－，该步水解的平衡常数（25℃）为__________（保留两位有效数字）。

（7）雌黄（As2S3）和雄黄(As4S4 )是自然界中常见的砷化物，一定条件下，两者的转化关系如下图所示。若反应Ⅱ中，1mol As4S4（其中As元素的化合价为+2价）参加反应时，转移28mole-，则物质a为_________。

Answer 1

【答案】+3 [As(OH)4]-+H2O [As(OH)5]2-+H+ 沉淀过量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）根据H3AsO3中，化合价代数和为0的规则，确定砷元素的化合价；

（2）因第一步和第二步电离是通过和水中的OH-结合实现的，所以比较第一步电离方程式，可写第二步电离的方程式；

（3）从As2S3(s)+3S2-(aq) 2AsS33-(aq)；可逆反应入手，分析FeSO4的作用；

（4）“二级沉砷”是加入H2O2和CaO实现的，因为CaSO4难溶于酸，所以还有CaSO4；

（5）Ⅳ过程中，是Na3AsO4在酸性条件下和SO2反应制备As2O3 的；

（6）根据水解平衡常数公式，依据K3，可求水解平衡常数；

（7）依据图示关系和守恒规律，可推出a；

（1）根据H3AsO3中，化合价代数和为0的规则，O为-2，H为+1，则As的化合价为+3；

本题答案为：+3；

（2）对比第一步电离方程式，可得第二步电离的电离方程式为：[As(OH)4]-+H2O [As(OH)5]2-+H+

本题答案为：[As(OH)4]-+H2O [As(OH)5]2-+H+；

（3）因为As2S3与过量的S2-存在以下可逆反应：As2S3(s)+3S2-(aq) 2AsS33-(aq)；所以加入FeSO4，是S2-生成FeS(S)，平衡向逆向移动，提高沉砷效果；

本题答案为：沉淀过量S2-，使平衡As2S3(s)+3S2-(aq) 2AsS33-(aq)左移，提高沉砷效果；

（4）“二级沉砷”是加入H2O2和CaO实现的，因为CaSO4难溶于酸，所以还有CaSO4；

本题答案为：CaSO4；

（5）Ⅳ过程中，是Na3AsO4在酸性条件下和SO2反应制备As2O3 的；所以离子方程式为：2AsO43－+2SO2+2H+=As2O3+2SO42－+H2O；

本题答案为：2AsO43－+2SO2+2H+=As2O3+2SO42－+H2O；

（6）水解的离子方程式为：AsO43－+H2OHAsO42－+OH－，该步水解的平衡常数Kh=c(OH-)c(HAsO42－)/c(AsO43－)= c(OH-)c(HAsO42－)c(H+)/ c(AsO43－) c(H+)=Kw/K3==2.5；

本题答案为：2.5。

（7）由转化关系图可以看出，此过程是As4S4和O2反应生成AS2O3和a，当有转移28mole-，则有7molO2参加反应，依据质量守恒不难写出反应的化学方程式为：As4S47O2=2 AS2O34SO2，故a是SO2；

本题答案为：SO2；