Question

以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素（五价）含量极高，以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素（五价）含量极高，该废水中H₂SO₄的含量为19.6g?L^-1，砷的含量为1.6g?L^-1，为控制砷的排放，采用化学沉降法处理含砷废水，在处理含砷废水时采用分段式，先向废水中投入生石灰调节pH到2，使CaSO₄发生沉降，在投入生石灰将pH调节到8左右使五价砷以Ca₃（AsO₄）₂形式沉降，已知：

难溶物	Ksp
Ca3（AsO4）2	6.8×10-19
CaSO4	9.0×10-6

回答下列问题：
（1）当pH=2，溶液中c（Ca²⁺）约为

 

mol?L^-1（溶液体积变化略去不计）
（2）废酸中五价砷的含量很高，Ca₃（AsO₄）₂的K_sp又远小于CaSO₄的K_sp，当溶液调节到pH=2时，c³（Ca²⁺）?c2(AsO43-)＜6.8×10-19的原因为

 

（定性说明即可）

Answer 1

考点：难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：电离平衡与溶液的pH专题

分析：（1）依据废水中H₂SO₄的含量换算成物质的量浓度，即可得c（SO₄^2-），再根据Ksp（CaSO₄）求出c（Ca²⁺）；
（2）H₃AsO₄是弱酸，当溶液酸性较强时砷元素主要以H₃AsO₄形式存在，c（AsO₄^3-）极小，无法达到沉淀要求．

解答： 解：（1）已知废水中H₂SO₄的含量为19.6g?L^-1，令废水体积为1L，则n（H₂SO₄）=

19.6g

98g?moL-1

=0.2mol/L，所以c（SO₄^2-）=c（H₂SO₄）=0.2mol/L，再根据Ksp（CaSO₄）求出c（Ca²⁺）=

Ksp(CaSO4)

c(SO42-)

=

9.0×10-6

0.2

=4.5×10^-5mol/L；故答案为：4.5×10^-5mol/L；
（2）当溶液调节到pH=2时，溶液酸性较强，而H₃AsO₄是弱酸，故溶液酸性较强时砷元素主要以H₃AsO₄形式存在，c（AsO₄^3-）极小，因此无法达到沉淀要求；
故答案为：H₃AsO₄是弱酸，当溶液酸性较强时砷元素主要以H₃AsO₄形式存在，c（AsO₄^3-）极小，无法达到沉淀要求．

点评：本题考查了溶液浓度的换算，沉淀溶解平衡的溶度积常数应用，题目难度中等．