Question

【题目】中南大学郑雅杰等3位老师提出“以含砷废水沉淀还原法制备As2O3”，有较高的实际应用价值。某工厂含砷废水含有H3AsO3、H2SO4、Fe2(SO4)3、Bi2(SO4)3等，利用该废水提取As2O3的流程如图所示。

表：金属离子沉淀pH值表格(20℃)

	10-1	10-2	10-3	10-4	10-5
Fe3+	1.8	2.2	2.5	2.9	3.2
Cu2+	4.7	5.2	5.7	6.2	6.7

(1)为了加快中和过程的速率，可以采取的措施有______________(写出一条合理的措施即可)。

(2)沉淀中的成分，除了Bi(OH)3沉淀外，还有_________。

(3)A可以循环利用，A的化学式为_________。在滤液1中，加入NaOH调节pH为8的目的是_______。

(4)Cu3(AsO3)2沉淀加入一定量的水调成浆料，通入SO2，该过程的化学反应方程式是__________。

(5)按照一定的液固比，将水加入Cu3(AsO3)2沉淀中，调成浆料。当反应温度为25℃，SO2流量为16L/h，液固比、时间对砷、铜浸出率的影响如图甲、乙所示。请选择最适宜的液固比、反应时间：______________、_______________。

(6)一定条件下，用雄黄(As4S4)制备As2O3的转化关系如图所示。若反应中，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_______(填化学式)。

Answer 1

【答案】适当增加氢氧化钠溶液的浓度或加热 Fe(OH)3 CuSO4 完全沉淀Cu2+，回收利用铜 Cu3(AsO3)2+3SO2+6H2O=Cu3(SO3)2·2H2O+2H3AsO3+H2SO4 4：1 60min SO2

【解析】

(1)为了加快中和的速率，可以通过浓度、温度来调节反应的速率。

(2)根据元素守恒进行判断。

(3)Cu3(SO3)2·2H2O氧化可以得到CuSO4，在流程中可以循环利用。

(4)根据氧化还原反应中化合价升降守恒可知S的化合价升高，根据信息写出反应物和产物并配平方程式。

(5)根据图象，砷的浸岀率随着液固比增加而増加。为了减少铜的浸出，适宜的液固比为4:1。砷浸出率随反应时间延长而升高，铜浸出率随反应时间延长而降低。

(6)根据电子转移相等计算。

(1)为了加快中和的速率，可以通过浓度、温度来调节反应的速率，因此可以通过增加氢氧化钠溶液的浓度、加热来加快化学反应速率。

(2)根据含砷废水的成分H3AsO3、H2SO4、Fe2(SO4)3、Bi2(SO4)3等，根据元素守恒，除了得到Bi(OH)3沉淀外，还有Fe(OH)3沉淀。

(3)Cu3(SO3)2·2H2O氧化可以得到CuSO4，在流程中可以循环利用。Cu3(AsO3)2为了充分回收砷，使用了过量硫酸铜，为了减少铜的损失，应回收利用铜，用NaOH调节废水pH值至8。

(4)结合Cu3(AsO3)2中Cu为+2价，1molCu3(SO3)2·2H2O中有2molCu显+1价，1molCu显+2价，根据氧化还原反应中化合价升降守恒可知S的化合价升高，根据信息写出反应物和产物并配平方程式：Cu3(AsO3)2+3SO2+6H2O=Cu3(SO3)2·2H2O+2H3AsO3+H2SO4。

(5)根据图象，砷的浸岀率随着液固比增加而増加，但同时铜的浸岀率也随着液固比増加而升高。为了减少铜的浸出，适宜的液固比为4:1。砷浸出率随反应时间延长而升高，铜浸出率随反应时间延长市降低。当反应为60min时，砷浸出率较大和铜浸出率较小，继续延长反应时间，砷、铜浸出率变化不大。因此，选择60min。

(6)As4S4中As为+2价、S为-2价，且As元素被氧化为+3价的As2O3，1molAs4S4(其中As元素的化合价为+2价)参加反应时，转移28mole-，由于As的化合价只升高了1，则S元素化合价必须升高6价，即S元素的化合价由-2升高为+4价，因此应为SO2。