题目内容

【题目】(As)是一些工厂和矿山废水中的污染元素,使用吸附剂是去除水中砷的有效措施之一。

1)将硫酸锰、硝酸钇与氢氧化钠溶液按一定比例混合,搅拌使其充分反应,可获得一种砷的高效吸附剂X,吸附剂X中含有CO32-,其原因是____

2H3AsO3H3AsO4水溶液中含砷的各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)pH的关系分别如图1和图2所示。

①以酚酞为指示剂(变色范围pH8.010.0),将NaOH溶液逐滴加入H3AsO3溶液中,当溶液由无色变为浅红色时停止滴加。该过程中主要反应的离子方程式为____

H3AsO4第一步电离方程式H3AsO4H2AsO4-H的电离常数为Ka1,则pKa1___(pKa1=-lgKa1)

3)溶液的pH对吸附剂X表面所带电荷有影响。pH7.1时,吸附剂X表面不带电荷;pH7.1时带负电荷,pH越高,表面所带负电荷越多;pH7.1时带正电荷,pH越低,表面所带正电荷越多。pH不同时吸附剂X对三价砷和五价砷的平衡吸附量(吸附达平衡时单位质量吸附剂X吸附砷的质量)如图3所示。

①在pH79之间,吸附剂X对五价砷的平衡吸附量随pH升高而迅速下降,其原因是___

②吸附剂X对水中三价砷的去除能力远比五价砷的弱,这是因为___,提高吸附剂X对三价砷去除效果可采取的措施是___

【答案】碱性溶液吸收了空气中的CO2 OHH3AsO3=H2AsO3-H2O 2.2 pH79之间,随pH升高H2AsO4-转变为HAsO42-,吸附剂X表面所带负电荷增多,静电斥力增强 pH47之间,吸附剂X表面带正电荷,五价砷主要以H2AsO4-HAsO42-阴离子存在,静电引力较大;而三价砷主要以H3AsO3分子存在,与吸附剂X表面产生的静电引力小 加入氧化剂,将三价砷转化为五价砷

【解析】

(1)氢氧化钠溶液吸收二氧化碳生成碳酸钠和水。

2)①当溶液由无色变为浅红色时停止滴加,溶液pH810H3AsO3减少、H2AsO3-增多;

Ka1K仅与温度有关;

3)①pH7.1时吸附剂X表面带负电荷,pH越高,表面所带负电荷越多;

②在pH47之间,吸附剂X表面带正电荷,五价砷主要以H2AsO4-HAsO42-阴离子存在;而三价砷主要以H3AsO3分子存在。

1)吸附剂X中含有NaOH溶液,能吸收空气中的CO2生成CO32-

2)①图1pH810时,三价砷物种主要以H3AsO3H2AsO3-的形式存在,故滴加NaOH溶液的过程中主要反应的离子方程式为OHH3AsO3=H2AsO3-H2O

Ka1K仅与温度有关,为方便计算,在图2中取pH2.2时计算,此时c(H2AsO4-)c(H3AsO4),则Ka1c(H)102.2pKa12.2

3)①从图2知,pH7升至9时,H2AsO4-转变为HAsO42-,由题中信息知,pH7.1时,pH越高,吸附剂X所带负电荷越多,则吸附剂XHAsO42-的静电斥力增强。

②在pH47时,吸附剂X表面带正电荷,从图2知,pH47之间时,吸附剂X吸附H2AsO4-HAsO42-;从图1知,pH47之间时,三价砷主要以分子形式存在,二者静电引力小。加入氧化剂,可以将三价砷转化为五价砷,而被吸附剂X吸附。

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