题目内容
【题目】对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施之一。硫酸厂的酸性废水中砷(As)元素(主要以H3AsO3形式存在)含量极高,为控制砷的排放,某工厂采用化学沉淀法处理含砷废水。请回答以下问题:
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(1)若酸性废水中Fe3+的浓度为1.0×10-4 mol·L-1,则c(AsO43-)不超过 ____mol·L-1。
(2)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(弱酸H3AsO3)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷 (弱酸H3AsO4),此时MnO2被还原为Mn2+,该反应的离子方程式为_________________。
(3)砷酸(H3AsO4)分步电离的平衡常数(25 ℃)为Ka1=5.6×10-3,Ka2=1.7×10-7,Ka3=4.0×10-12,第三步电离的平衡常数表达式为Ka3=_________,Na3AsO4第一步水解的离子方程式为AsO43-+H2O
HAsO42-+OH-,该步水解的平衡常数(25 ℃)为____。
【答案】5.7×10-17 2H++MnO2+H3AsO3
H3AsO4+Mn2++H2O
2.5×10-3
【解析】
本题主要考查难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质。
(1)依据溶度积常数计算得到AsO43-的浓度;
(2)根据反应物和生成物关系并结合元素化合价的变化配平方程式;
(3)H3AsO4的第三步电离式为HAsO42-
H++AsO43-,依此写出电离的平衡常数的表达式;依据水解常数与电离常数及Kw的关系计算。
(1)依据Ksp(FeAsO4)=c(Fe3+)·c(AsO43-)=5.7×1021;Fe3+的浓度为1.0×104molL1,则c(AsO43-)=Ksp(FeAsO4)/c(Fe3+)=5.7×1017mol/L;
(2)三价砷(H3AsO3弱酸)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷(H3AsO4弱酸),则该反应的离子方程式为:2H++MnO2+H3AsO3===H3AsO4+Mn2++H2O;
(3)H3AsO4的第三步电离式为HAsO42-
H++ AsO43-,所以第三步电离的平衡常数的表达式为
;Na3AsO4的第一步水解的离子方程式为:AsO43-+H2O
HAsO42-+OH-,该步水解的平衡常数
。
【题目】某小组同学探究物质的溶解度大小与沉淀转化方向之间的关系。已知:
物质 | BaSO4 | BaCO3 | AgI | AgCl | |
溶解度/g(20℃) | 2.4×10-4 | 1.4×10-3 | 3.0×10-7 | 1.5×10-4 |
(1)探究BaCO3和BaSO4之间的转化
实验操作:![]()
试剂A | 试剂B | 试剂C | 加入盐酸后的现象 | |
实验Ⅰ | BaCl2 | Na2CO3 | Na2SO4 | …… |
实验Ⅱ | Na2SO4 | Na2CO3 | 有少量气泡产生,沉淀部分溶解 |
① 实验Ⅰ说明BaCO3全部转化为BaSO4,依据的现象是加入盐酸后,______。
② 实验Ⅱ中加入稀盐酸后发生反应的离子方程式是______。
③ 实验Ⅱ说明沉淀发生了部分转化,结合BaSO4的沉淀溶解平衡解释原因:______。
(2)探究AgCl和AgI之间的转化
实验Ⅲ:![]()
实验Ⅳ:在试管中进行溶液间反应时,同学们无法观察到AgI转化为AgCl,于是又设计了如下实验(电压表读数:a>c>b>0)。
装置 | 步骤 | 电压表读数 | |
| ⅰ.如图连接装置并加入试剂,闭合K | a | |
ⅱ.向B中滴入AgNO3(aq),至沉淀完全 | b | ||
ⅲ.再向B中投入一定量NaCl (s) | c | ||
ⅳ.重复ⅰ,再向B中加入与ⅲ等量NaCl(s) | a |
注:其他条件不变时,参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,原电池的电压越大;离子的氧化性(或还原性)强弱与其浓度有关。
① 实验Ⅲ证明了AgCl转化为AgI,甲溶液可以是______(填序号)。
a. AgNO3溶液 b. NaCl溶液 c. KI溶液
② 实验Ⅳ的步骤ⅰ中,B中石墨上的电极反应式是______。
③ 结合信息,解释实验Ⅳ中b<a的原因:______。
④ 实验Ⅳ的现象能说明AgI转化为AgCl,理由是______。
(3)综合实验Ⅰ~Ⅳ,可得出结论: ______。