Question

【题目】工厂中用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中，除了含有大量硫酸外，还含有少量NH4+、Fe3+、As3O43-、Cl-。为除去杂质离子，部分操作流程如下：

请回答问题：

(1)用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中，硫酸的浓度为4.9g·L-1，则该溶液中的pH约为___________。

(2)NH4+在用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中以(NH4)2SO4和NH4Cl形式存在。现有一份(NH4)2SO4溶液，一份NH4Cl溶液，( NH4)2SO4溶液中c(NH4+)恰好是NH4Cl溶液中c(NH4+）的2倍，则c[(NH4)2SO4]_________ c(NH4Cl)（填：＜、=或＞）。

(3)随着向废液中投入生石灰(忽略溶液温度的变化）溶液中__________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(4)投入生石灰调节pH到2～3时，大量沉淀主要成分为CaSO4·2H2O[含有少量Fe(OH)3]。提纯CaSO4·2H2O的主要操作步骤：向沉淀中加入过量_____________， 充分反应后，过滤、洗涤、_____________。

(5)25℃，H3AsO4电离常数为K1=5.6×10-3，K2=1.7×10-7，K3=4.0×10-12。当溶液中pH调节到8～9时，沉淀主要成分为Ca3(AsO4)2。

①pH调节到8左右Ca3(AsO4)2才开始沉淀的原因是________________________________。

②Na3AsO4第一步水解的平衡常数数值为：___________________________。

③已知：AsO43-+2I-+2H+=AsO33-+I2+H2O，SO2+I2+2H2O=SO42-+2I-+4H+。上述两个反应中还原性最强的微粒是________________________。

Answer 1

【答案】 1 ＜ 减小 稀硫酸 晾干或干燥 H3AsO4是弱酸，当溶液中pH调节到8左右，c(AsO43－)增大，Ca3(AsO4)2开始沉淀 2.5×10－3 SO2

【解析】（1）考查pH的计算，假设溶液为1L，硫酸的质量为4.9g，其物质的量为4.9/98mol=0.05mol，c(H＋)=0.05×2/1mol·L－1=0.1mol·L－1，因此pH=1；（2）本题考查影响盐类水解的因素，如果c[(NH4)2SO4]=c(NH4Cl)，则(NH4)2SO4溶液中c(NH4＋)较大，因c(NH4＋)越大，NH4＋水解程度越小，则(NH4)2SO4中c(NH4＋)小于NH4Cl溶液中c(NH4＋)的2倍，想等于2倍，c(NH4Cl)较大，即本题填写“<”；（3）本题考查影响盐类水解的因素，废液中加入生石灰，发生CaO＋H2O=Ca(OH)2，c(OH－)增大，c(NH3·H2O)减小，则此比值减小；（4）本题考查物质的提纯，提纯CaSO4·2H2O，可加入稀硫酸溶解Fe(OH)3，且防止CaSO4·2H2O的溶解，过滤、洗涤、干燥；（5）本题考查溶度积的计算，①H3AsO4是弱酸，电离出的AsO43－较少，因此酸性条件下不易生成Ca3(AsO4)2沉淀，当溶液显碱性，AsO43－的浓度增大，Ca3(AsO4)2开始转化成沉淀，因此有H3AsO4是弱酸，当溶液中pH调节到8左右， c(AsO43－)增大，Ca3(AsO4)2开始沉淀；②第一步水解：AsO43－＋H2OHAsO42－＋OH－，水解平衡常数为K=c(OH－)×c(HAsO42－)/c(AsO43－)=c(OH－)×c(HAsO42－)×c(H＋)[/c(AsO43－)×c(H＋)]=Kw/K3=10－14/4.0×10－12=2.5×10－3；③根据还原剂的还原性强于还原产物的还原性，得出还原性SO2>I－>AsO33－，还原性最强的是SO2。