Question

【題目】[2017江蘇]砷(As)是一些工廠和礦山廢水中的污染元素，使用吸附劑是去除水中砷的有效措施之一。

（1）將硫酸錳、硝酸釔與氫氧化鈉溶液按一定比例混合，攪拌使其充分反應，可獲得一種砷的高效吸附劑X，吸附劑X中含有，其原因是___________________________________。

（2）H3AsO3和H3AsO4水溶液中含砷的各物種的分布分數(平衡時某物種的濃度占各物種濃度之和的分數)與pH的關系分別如題20圖- 1和題20圖- 2所示。

①以酚酞為指示劑(變色范圍pH 8.0 ~ 10.0)，將NaOH溶液逐滴加入到H3AsO3溶液中，當溶液由無色變?yōu)闇\紅色時停止滴加。該過程中主要反應的離子方程式為_____________________。

②H3AsO4第一步電離方程式H3AsO4H2AsO4+H+的電離常數為Ka1，則pKa1=_________(pKa1=lgKa1)。

（3）溶液的pH對吸附劑X表面所帶電荷有影響。pH =7.1時，吸附劑X表面不帶電荷；pH > 7.1時帶負電荷，pH越高，表面所帶負電荷越多；pH<7.1時帶正電荷，pH越低，表面所帶正電荷越多。pH不同時吸附劑X對三價砷和五價砷的平衡吸附量(吸附達平衡時單位質量吸附劑X吸附砷的質量)如題20圖3所示。

①在pH7~9之間，吸附劑X對五價砷的平衡吸附量隨pH升高而迅速下降，其原因是____________________。

②在pH4~7之間，吸附劑X對水中三價砷的去除能力遠比五價砷的弱，這是因為___________。 提高吸附劑X對三價砷去除效果可采取的措施是____________________________________。

Answer 1

【答案】（1）堿性溶液吸收了空氣中的CO2

（2）①OH + H3AsO3H2AsO3 + H2O ②2.2

（3）①在pH7~9之間，隨pH升高H2AsO4轉變?yōu)镠AsO42，吸附劑X表面所帶負電荷增多，靜電斥力增加

②在pH4~7之間，吸附劑X表面帶正電，五價砷主要以H2AsO4和HAsO42陰離子存在，靜電引力較大；而三價砷主要以H3AsO3分子存在，與吸附劑X表面產生的靜電引力小

加入氧化劑，將三價砷轉化為五價砷

【解析】（1）NaOH在空氣中易與CO2反應生成NaCO3，吸附劑X中含有，其原因是堿性溶液吸收了空氣中的CO2。

（2）①從題20圖1可知pH由小變大時，H3AsO3濃度減小，H2AsO3濃度增大，當溶液由無色變?yōu)闇\紅色時，主要反應的離子方程式為OH + H3AsO3H2AsO3 + H2O ；②H3AsO4第一步電離方程式H3AsO4H2AsO4+H+的電離常數為Ka1，Ka1= ，由題20圖2讀出：=，=102.2mol/L，Ka1==102.2mol/L，pKa1=lgKa1=lg102.2=2.2。

（3）①在pH7~9之間，隨pH升高H2AsO4轉變?yōu)镠AsO42，吸附劑X表面所帶負電荷增多，靜電斥力增加，吸附劑X對五價砷的平衡吸附量隨pH升高而迅速下降。②在pH4~7之間，吸附劑X表面帶正電，五價砷主要以H2AsO4和HAsO42陰離子存在，靜電引力較大；而三價砷主要以H3AsO3分子存在，與吸附劑X表面產生的靜電引力小。提高吸附劑X對三價砷去除效果可采取的措施是：加入氧化劑，將三價砷轉化為五價砷。