Question

【題目】在金屬冶煉產(chǎn)生的廢棄物中，常含有砷元素（與磷同主族），由于有毒需檢測(cè)與處理。

Ⅰ．冶煉廢水中砷元素主要以亞砷酸(H3AsO3)形式存在，可用化學(xué)沉降法處理酸性高濃度含砷廢水，其工藝流程如下：

已知：①As2S3與過(guò)量的S2-存在以下反應(yīng)：As2S3(s)+3S2-(aq)2AsS33-(aq)；

②亞砷酸鹽的溶解性大于相應(yīng)砷酸鹽。

（1）亞砷酸中砷元素的化合價(jià)為___；砷酸的第一步電離方程式為__。

（2）“一級(jí)沉砷”中FeSO4的作用是___。

（3）“二級(jí)沉砷”中H2O2與含砷物質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式為___。沉淀X為___(填化學(xué)式)。

Ⅱ．強(qiáng)陰離子交換柱可以吸附以陰離子形態(tài)存在的As(V)達(dá)到去除As的目的。采用該方法去除水體中的砷時(shí)，可選用NaClO將As(Ⅲ)轉(zhuǎn)化為As(V)。

已知：一定條件下，As(V)的存在形式如表所示：

pH	<2	2~7	7~11	11~14
存在形式	H3AsO4	H2AsO4	HAsO42	HAsO42、AsO43

（4）pH=6時(shí)，NaClO氧化亞砷酸(H3AsO3)的離子方程式是___。

Ⅲ．冶煉廢渣中的砷元素主要以As2S3的形式存在，可用古氏試砷法半定量檢測(cè)(As的最低檢出限為3.0×10-6g)。

步驟1：取10g廢渣樣品，粉碎后與鋅粉混合，加入H2SO4共熱，生成AsH3氣體。

步驟2：將AsH3氣體通入AgNO3溶液中，生成銀鏡和As2O3。

步驟3：取1g廢渣樣品，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，未見(jiàn)銀鏡生成（即未能檢出）。

（5）請(qǐng)寫(xiě)出步驟2的離子方程式____。

Answer 1

【答案】+3 H3AsO4H++H2AsO4- 沉淀過(guò)量的S2-，使As2S3(s)+3S2-(aq)2AsS33-(aq)平衡左移，提高沉砷效果 H3AsO3+H2O2=H3AsO4+H2O CaSO4 ClO-+ H3AsO3=H2AsO4+Cl-+H+ 2AsH3+12Ag++3H2O=12Ag+As2O3+12H+

【解析】

Ⅰ．（1）H為+1價(jià)，O為-2價(jià)，依據(jù)化合物中各元素的化合價(jià)的代數(shù)和為0，可求出As元素的化合價(jià)；在第ⅤA族非金屬元素形成最高價(jià)含氧酸中，磷、砷形成的含氧酸都是弱酸，在水溶液中分步電離。

（2）高濃度含砷廢水中加入Na2S后，發(fā)生反應(yīng)As2S3+3S2-2AsS32-，為提高除砷效果，需將產(chǎn)物再次轉(zhuǎn)化為As2S3，加入FeSO4就是為了達(dá)到使平衡逆向移動(dòng)的目的。

（3）“二級(jí)沉砷”中H2O2與含砷物質(zhì)反應(yīng)，將亞砷酸氧化為砷酸，自身被還原為水。加入氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣，氫氧化鈣和砷酸反應(yīng)生成砷酸鈣沉淀，與鐵離子反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀，鈣離子結(jié)合硫酸根離子形成硫酸鈣沉淀

（4）pH=6時(shí)，NaClO氧化亞砷酸(H3AsO3)生成H2AsO4，ClO-被還原為Cl-。

（5）在酸性環(huán)境中，將AsH3氣體通入AgNO3溶液中，生成銀鏡和As2O3，則反應(yīng)物為AsH3和Ag+，生成物為Ag、As2O3等。

Ⅰ．（1）亞砷酸（H3AsO3）中氫元素+1價(jià)，氧元素-2價(jià)，化合物中各元素化合價(jià)代數(shù)和為0，則砷元素的化合價(jià)為+3價(jià)，第ⅤA族非金屬元素形成最高價(jià)含氧酸中磷、砷形成的含氧酸都是弱酸，在水溶液中分步電離，電離方程式為：H3AsO4H++H2AsO4-，故答案為：+3；H3AsO4H++H2AsO4-；

（2）“一級(jí)沉砷”中FeSO4的作用是除去過(guò)量的硫離子，As2S3+3S2-2AsS32-使平衡逆向進(jìn)行，提高沉砷效果，“二級(jí)沉砷”中H2O2與含砷物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氧化亞砷酸為砷酸；反應(yīng)的化學(xué)方程式為：H2AsO3+H2O2=H3AsO4+H2O；答案為：沉淀過(guò)量的S2-，使As2S3(s)+3S2-(aq)2AsS33-(aq)平衡左移，提高沉砷效果；H3AsO3+H2O2=H3AsO4+H2O。

（3）流程分析可知，加入氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣，氫氧化鈣和砷酸反應(yīng)生成砷酸鈣沉淀，與鐵離子反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀，鈣離子結(jié)合硫酸根離子形成硫酸鈣沉淀，所以沉淀X為CaSO4；答案為：CaSO4。

（4）pH=6時(shí)，NaClO氧化亞砷酸(H3AsO3)生成H2AsO4，ClO-被還原為Cl-，反應(yīng)的離子方程式為ClO-+ H3AsO3=H2AsO4+Cl-+H+；答案為：ClO-+ H3AsO3=H2AsO4+Cl-+H+。

（5）將AsH3氣體通入AgNO3溶液中，生成銀鏡和As2O3，則反應(yīng)物為AsH3和Ag+，生成物為Ag、As2O3等，溶液為酸性環(huán)境。反應(yīng)的離子方程式為2AsH3+12Ag++3H2O=12Ag

+As2O3+12H+；答案為：2AsH3+12Ag++3H2O=12Ag+As2O3+12H+。