Question

（14分）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）硫酸工厂的酸性废水中砷(As)元素（主要以H₃AsO₃形式存在）含量极高，为控制砷的排放，某工厂采用化学沉降法处理含砷废水。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         ____，AsH₃的稳定性比NH3的稳定性          （填“强”或“弱”）。

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。

①已知HCN为一元弱酸，则NaCN溶液的pH        7（填“＞”、“＝”或“＜”）。

②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圾发酵液，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阴极室的pH约为6～8，此时加入浓缩室的OH^—可忽略不计。400mL10g/L的乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为145g/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（乳酸的摩尔质量为90g/mol）。

Answer

（1）①第四周期第ⅤA族；弱 ②2H3AsO3＋3S2－＋6H＋＝As2S3↓＋6H2O （2）①＞

②2CN－＋4H2O＋O22HCO3－＋2NH3 （3）①4OH－－4e—＝2H2O＋O2↑ ②阳极OH－放电，c(H＋)增大，H＋从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；A—通过阴离子交换膜从阴极室进入浓缩室，H＋＋A—＝HA，乳酸浓度增大 ③6.72L

【解析】

试题分析：（1）①已知砷是氮的同族元素，比氮原子多2个电子层，因此砷在元素周期表的位置为第四周期第ⅤA族；同主族自上而下非金属性逐渐减弱，氢化物的温度下逐渐减弱，因此AsH3的稳定性比NH3的稳定性弱。

②生成物为难溶性的三硫化二砷，根据原子守恒可判断反应中还有水生成，则该反应的离子方程式为2H3AsO3＋3S2－＋6H＋＝As2S3↓＋6H2O。

（2）①已知HCN为一元弱酸，则NaCN溶液中酸根水解，溶液显碱性，因此溶液的pH＞7。

②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，根据原子守恒和电子得失守恒可知该反应的离子方程式为2CN－＋4H2O＋O22HCO3－＋2NH3。

（3）①电解池中阳极失去电子，则根据装置图可判断阳极是氢氧根失去电子，则阳极的电极反应式为4OH－－4e—＝2H2O＋O2↑。

②由于阳极OH－放电，c(H＋)增大，H＋从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；A—通过阴离子交换膜从阴极室进入浓缩室，H＋＋A—＝HA，因此乳酸浓度增大。

③电解过程中产生的乳酸的质量是145g/L×0.4L—0.4L×10g/L＝54g，物质的量是54g÷90g/mol＝0.6mol，则与酸根结合的氢离子的物质的量是0.6mol，产生氧气是0.3mol，所以产生氢气是0.3mol，在标准状况下的体积为0.3mol×22.4L/mol＝6.72L。

考点：考查氧化还原反应、电化学原理的应用