Question

以硫鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸所得的酸性廢水中砷元素含量極高，為控制砷的排放，采用化學(xué)沉降法處理含砷廢水，相關(guān)數(shù)據(jù)如下表．

難溶物	Ksp
Ca3（AsO4）2	6.8×10-19
AlAsO4	1.6×10-16
FeAsO4	5.7×10-21

表1．幾種砷酸鹽的K_sp  

污染物	H2SO4	As
濃度	28.42g/L	1.6g?L-1
排放標(biāo)準(zhǔn)	pH 6～9	0.5mg?L-1

表2．工廠污染物排放濃度及允許排放標(biāo)準(zhǔn)
回答以下問題：
（1）若混合溶液中Al³⁺、Fe³⁺的濃度均為1.0×10^-4mol?L^-1，c（AsO₄^3-）最大是

 

mol?L^-1．
（2）工廠排放出的酸性廢水中的三價(jià)砷（H₃AsO₃弱酸）不易沉降，可投入MnO₂先將其氧化成五價(jià)砷（H₃AsO₄弱酸），寫出該反應(yīng)的離子方程式

 

．
（3）在處理含砷廢水時采用分段式，先向廢水中投入適量生石灰調(diào)節(jié)pH到2，再投入適量生石灰將pH調(diào)節(jié)到8左右使五價(jià)砷以Ca₃（AsO₄）₂形式沉降．
①將pH調(diào)節(jié)到2時廢水中有大量沉淀產(chǎn)生，沉淀主要成分的化學(xué)式為

 

；
②在pH調(diào)節(jié)到8左右才開始出現(xiàn)大量Ca₃（AsO₄）₂沉淀的原因?yàn)?div id="fthpxbj" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

．

Answer 1

考點(diǎn)：難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),鹽類水解的應(yīng)用,物質(zhì)的分離、提純的基本方法選擇與應(yīng)用

專題：電離平衡與溶液的pH專題,鹽類的水解專題

分析：（1）依據(jù)Ksp越小，先生成沉淀，依據(jù)溶度積常數(shù)計(jì)算得到兩種濃度；
（2）根據(jù)反應(yīng)物和生成物結(jié)合元素化合價(jià)的變化配平方程式；
（3）①硫酸鈣難溶于酸，所以酸性條件下能析出；
②H₃AsO₄是弱酸電離出來的AsO₄^3-較少，所以酸性條件下不易形成Ca₃（AsO₄）₂沉淀．

解答： 解：（1）若混合溶液中Al³⁺、Fe³⁺的濃度均為1.0×10^-4mol?L^-1，依據(jù)Ksp大小可以得到，Ksp（FeAsO₄ ）小，反應(yīng)過程中Fe³⁺先析出沉淀；依據(jù)Ksp（FeAsO₄ ）=c（Fe³⁺）c（AsO₄^3-）=5.7×10^-21；Fe³⁺的濃度均為1.0×10^-4mol?L^-1，計(jì)算得到 c（AsO₄^3-）=5.7×10^-17mol/L，
故答案為：5.7×10^-17；
（2）三價(jià)砷（H₃AsO₃弱酸）不易沉降，可投入MnO₂先將其氧化成五價(jià)砷（H₃AsO₄弱酸）同時生成Mn²⁺和H₂O，則該反應(yīng)的離子方程式為：2H⁺+MnO₂+H₃AsO₃=H₃AsO₄+Mn²⁺+H₂O，
故答案為：2H⁺+MnO₂+H₃AsO₃=H₃AsO₄+Mn²⁺+H₂O；
（3）①硫酸鈣難溶于酸，所以酸性條件下能析出，因此pH調(diào)節(jié)到2時廢水中有大量沉淀產(chǎn)生，沉淀主要成分的化學(xué)式為CaSO₄，故答案為：CaSO₄；
②H₃AsO₄是弱酸電離出來的AsO₄^3-較少，所以酸性條件下不易形成Ca₃（AsO₄）₂沉淀，當(dāng)溶液中pH調(diào)節(jié)到8左右時AsO₄^3-濃度增大，Ca₃（AsO₄）₂開始沉淀，
故答案為：H₃AsO₄是弱酸，當(dāng)溶液中pH調(diào)節(jié)到8左右時AsO₄^3-濃度增大，Ca₃（AsO₄）₂開始沉淀．

點(diǎn)評：本題考查了溶液中濃度的換算，沉淀溶解平衡的溶度積常數(shù)計(jì)算，離子方程式的書寫，沉淀的形成等，考查的知識點(diǎn)較多，題目難度中等．