Question

【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。

(1)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：

①已知砷是氮的同族元素，比氮原子多2个电子层，砷在元素周期表的位置为____________。

②工业上采用硫化法(通常用硫化钠)去除废水中的砷，生成物为难溶性的三硫化二砷，该反应的离子方程式为_____________________。

(2)电镀厂的废水中含有的CN-有剧毒，需要处理加以排放。处理含CN-废水的方法之一是在微生物的作用下，CN-被氧气氧化成HCO3-，同时生成NH3，该反应的离子方程式为_____________。

(3)电渗析法处理厨房垃极发酵液，同时得到乳酸的原理如图所示(图中“HA”表示乳酸分子，A-表示乳酸根离子)：

①阳极的电极反应式为________________________。

②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：________________________。

③电解过程中，采取一定的措施可控制阳极室的pH约为6～8，此时进入浓缩室的OH-可忽略不计。400 mL 10 g/L 乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为145 g/L(溶液体积变化忽略不计)，阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为________L(提示：乳酸的摩尔质量为90 g/mol)。

Answer 1

【答案】第四周期第ⅤA族2H3AsO3+3S2-+6H+═As2S3↓+6H2O4H2O+2CN-+O2═2HCO3-+2NH32H2O-4e-═4H++O2↑阳极H2O放电，c(H+)增大，H+从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，A-从阴极通过阴离子交换膜进入浓缩室，H++A-═HA，乳酸浓度增大6.72

【解析】

(1)①砷原子电子层数=周期数=4，最外层电子数=族序数=5，所以砷位于第四周期第ⅤA族；因此本题答案是：第四周期第ⅤA族。

②根据信息：硫化钠可以和废水中的砷反应，生成难溶性的三硫化二砷，据此得到反应的离子方程式为：2H3AsO3+3S2-+6H+═As2S3↓+6H2O；因此，本题答案是：2H3AsO3+3S2-+6H+═As2S3↓+6H2O。

(2)CN-被氧气氧化成HCO3-，同时生成NH3，该反应的离子方程式为：4H2O+2CN-+O2═2HCO3-+2NH3；因此，本题答案是：4H2O+2CN-+O2═2HCO3-+2NH3。

(3) ①阳极上是氢氧根离子失电子发生氧化反应，电极反应式为：2H2O-4e-═4H++O2↑ ；因此本题答案是：2H2O-4e-═4H++O2↑。

②在电解池的阳极上是氢氧根放电，所以c(H+)增大，并且H+从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；根据电解原理，电解池中的阴离子移向阳极，即 A-通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，发生反应：H++A-═HA，使乳酸浓度增大；综上所述，本题答案是：阳极H2O放电，c(H+)增大，H+从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，A-从阴极通过阴离子交换膜进入浓缩室，H++A-═HA，乳酸浓度增大。

③在阳极上发生电极反应：4OH—-4e-=2H2O+O2↑，阴极上发生电极反应：2H++2e-=H2↑，根据电极反应方程式，则有：HA—H+--1/2H2，据差值法，乳酸的浓度变化量是(145-10)/90=1.5mol/L，即生成HA的物质的量是1.5×0.4=0.6mol，即产生氢气0.3mol，即0.3×22.4=6.72L；综上所述，本题答案是：6.72L。