Question

【题目】某含砷(As )的有毒工业废水经如下图流程转化为粗Aa2O3。已知：亚砷酸钙微溶于水，砷酸钙难溶于水。

(1)加入试剂1的目的是:_________________________。

(2)“沉砷”是将砷元素转化为Ca5(AsO4)3OH 沉淀，发生的主要反应有：

A.Ca(OH)2(s) Ca2+(aq) + 2OH－(aq) ΔH ＜0

B.5Ca2+ + OH－+ 3AsO43－Ca5(AsO4)3OH ΔH ＞0

研究表明：“沉砷”的最佳温度是85℃， 用化学平衡原理解释温度高于85℃后，随温度升高沉淀率下降的原因是________。

(3)“还原”过程中H3AsO4转化为H3AsO3，反应的化学方程式是________。

(4)通过对H3AsO3溶液进行_____(填操作名称)，再过滤可制得粗As2O3。As2O3在不同温度和不同浓度硫酸中的溶解度（S）曲线如下图所示。为控制滤液2 中As2O3的浓度不高于6×10-5 mol·L-1 ，则“结晶”过程应控制的条件是______________________(例举一例回答)

(5)从绿色化学和综合利用的角度考虑，对滤液2 处理方法是:________________________。

Answer 1

【答案】 将AsO33－氧化为AsO43－ A反应△H＜0，升温促使A平衡向左移动，c(Ca2+)和c(OH－)减小，从而导致B平衡向左移动 H3AsO4+H2O+SO2=H3AsO3+H2SO4 加热 控制温度在60℃并将硫酸浓度调至7 molL﹣1。或：控制温度在25℃并将硫酸浓度调至7 molL﹣1。或：控制温度在60℃以下并将硫酸浓度调至7 molL﹣1。或：温度控制在25℃并将硫酸浓度调至3~11 molL﹣1。或：温度控制在25℃以下并将硫酸浓度调至3~11 molL﹣1 将滤液2输入“酸化”环节，循环使用

【解析】向工业废水(含有H3AsO4、H3AsO3)加入氢氧化钠碱浸：H3AsO4+3NaOH═Na3AsO4+3H2O、H3AsO3+3NaOH═Na3AsO3+3H2O，得到含有Na3AsO4、Na3AsO3的溶液，根据题意，亚砷酸钙微溶于水，砷酸钙难溶于水，需要加入氧化剂将Na3AsO3氧化为Na3AsO4，再加入石灰乳沉砷得到Ca5(AsO4)3OH沉淀，用稀硫酸溶解沉淀，生成H3AsO4和硫酸钙，通入二氧化硫将H3AsO4还原为H3AsO3，反应为：H3AsO4+H2O+SO2═H3AsO3+H2SO4，“还原”后加热溶液，H3AsO3分解为As2O3，调硫酸浓度约为7molL-1，冷却至25℃，过滤，得粗As2O3。

(1)根据上述分析，加入试剂1的目的是将AsO33－氧化为AsO43－，故答案为：将AsO33－氧化为AsO43－；

(2) “沉砷”是将砷元素转化为Ca5(AsO4)3OH沉淀，发生的主要反应有：A．Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)△H＜0，B．5Ca2++OH-+3AsO43-Ca5(AsO4)3OH△H＞0，温度升高高于85℃后，反应A平衡逆向移动，c(Ca2+)下降，反应B平衡逆向移动，Ca5(AsO4)3OH沉淀率下降，故答案为：A反应△H＜0，升温促使A平衡向左移动，c(Ca2+)和c(OH－)减小，从而导致B平衡向左移动；

(3)“还原”过程中二氧化硫将H3AsO4还原为H3AsO3，自身被氧化生成硫酸，反应为：H3AsO4+H2O+SO2═H3AsO3+H2SO4；故答案为：H3AsO4+H2O+SO2═H3AsO3+H2SO4；

(4)对H3AsO3溶液加热，使H3AsO3分解为As2O3，再过滤可制得粗As2O3。由图可知：硫酸浓度约为7molL-1，25℃时As2O3的沉淀率最大，易于分离，故为了提高粗As2O3的沉淀率，调硫酸浓度约为7molL-1，冷却至25℃，过滤；故答案为：加热；调硫酸浓度约为7molL-1，冷却至25℃，过滤；

(5) 滤液2主要含有硫酸，可循环使用，故答案为：将滤液2输入“酸化”环节，循环使用。