Question

【题目】As2O3在医药、电子等领域有重要应用。某含砷元素（As）的工业废水经如图1流程转化为粗产品。

（1）“碱浸”的目的是将废水中的H3AsO3和H3AsO4转化为盐。H3AsO4转化为Na3AsO4反应的化学方程式是_______________________________。

（2）“氧化”时，1molAsO33-转化为AsO43-至少需要O2______ mol。

（3）“沉砷”是将砷元素转化为Ca5(AsO4)3OH沉淀，发生的主要反应有：

a．Ca(OH)2（s）Ca2+（aq）+2OH-（aq） △H＜0

b．5Ca2++OH-+3AsO43-Ca5(AsO4)3OH △H＞0

研究表明：“沉砷”的最佳温度是85℃。 用化学平衡原理解释温度高于85℃后,随温度升高沉淀率下降的原因是_____________________。

（4）“还原”过程中H3AsO4转化为H3AsO3，反应的化学方程式是_______________________。

（5）“还原”后加热溶液，H3AsO3分解为As2O3，同时结晶得到粗As2O3。As2O3在不同温度和不同浓度硫酸中的溶解度（S）曲线如图2所示。为了提高粗As2O3的沉淀率，“结晶”过程进行的操作是_______。

（6）下列说法中，正确的是 ______ （填字母）。

a．粗As2O3中含有CaSO4

b．工业生产中，滤液2可循环使用，提高砷的回收率

c．通过先“沉砷”后“酸化”的顺序，可以达到富集砷元素的目的

Answer 1

【答案】 H3AsO4+3NaOH═Na3AsO4+3H2O 0.5 温度升高，反应a平衡逆向移动，c（Ca2+）下降，反应b平衡逆向移动，Ca5（AsO4）3OH沉淀率下降 H3AsO4+H2O+SO2═H3AsO3+H2SO4 调硫酸浓度约为7molL-1，冷却至25℃，过滤 abc

【解析】试题分析：（1）H3AsO4与氢氧化钠发生中和反应生成Na3AsO4；（2）根据电子守恒计算1molAsO33-转化为AsO43-至少需要O2的物质的量；(3)温度升高，Ca(OH)2（s）Ca2+（aq）+2OH-（aq） △H＜0，平衡逆向移动，c（Ca2+）、c(OH-)下降，所以反应b平衡逆向移动；（4）H3AsO4被SO2还原成H3AsO3；（5）根据图2，As2O3的溶解度在25℃、硫酸的浓度在7molL-1时最小；（6）CaSO4微溶于水；滤液2含有少量As2O3、硫酸；“沉砷”生成Ca5(AsO4)3OH可以富集砷元素；

解析：（1）H3AsO4与氢氧化钠发生中和反应生成Na3AsO4，反应方程式是H3AsO4+3NaOH═Na3AsO4+3H2O；（2）1molAsO33-转化为AsO43-失电子2mol，1mol氧气得电子4mol，根据电子守恒，需要O2的物质的量 ；(3)温度升高，Ca(OH)2（s）Ca2+（aq）+2OH-（aq） △H＜0，平衡逆向移动，c（Ca2+）、c(OH-)下降，反应b平衡逆向移动，所以随温度升高沉淀率下降；（4）H3AsO4被SO2还原成H3AsO3反应的化学方程式是H3AsO4+H2O+SO2═H3AsO3+H2SO4；（5）根据图2，As2O3的溶解度在25℃、硫酸的浓度在7molL-1时最小，为了提高粗As2O3的沉淀率，“结晶”过程进行的操作是调硫酸浓度约为7molL-1，冷却至25℃，过滤；（6）CaSO4微溶于水，钙离子未完全除去，所以粗As2O3中含有CaSO4，故a正确；滤液2含有少量As2O3、硫酸，滤液2可循环使用，提高砷的回收率，故b正确；“沉砷”生成Ca5(AsO4)3OH可以富集砷元素，故c正确。