Question

As₂O₃在玻璃工业中常用作澄清剂和脱色剂，工业上采用酸性高浓度含砷废水(主要以H₃AsO₃形式存在)提取As₂O₃的工艺流程如下：

回答下列问题：

(1)上述流程的_____过程中由于条件的原因，造成生成物中混有Fe₃O₄，为证明Fe₃O₄的存在，可利用Fe₃O₄具有_______性的这一物理性质。

(2)调节pH=0时，由Na₃AsO₄制备As₂O₃的离子方程式为________。

(3)常温下，用NaOH溶液滴定H₃AsO₃时，各种微粒的物质的量分数随pH的变化曲线如图所示：

①H₃AsO₃为_______元_______(填“强”或“弱”)酸。

②pH由7调节至10的过程中发生反应的离子方程式为__________。

③H₃AsO₃的一级电离平衡常数K_a1=__________。

(4)滤渣Ⅰ中含有FeAsO₄、Fe(OH)₃、Ca₃(AsO₄)₂和 _______(填化学式)；已知Ksp[FeAsO₄]=5.7×10^-21 ，含砷污染物允许排放标准为不大于0.5 mg∙L^-1。若低浓度含砷废水(假设砷均以Na₃AsO₄形式存在)中Fe^3＋的浓度为1. 0×10^-4 mol∙L^-1 ，则低浓度含砷废水中Na₃AsO₄的浓度为_____ mg∙L^-1，_____(填“符合”或“不符合”)排放标准。

Answer

煅烧 磁 2AsO43－＋2SO2＋2H＋=As2O3↓＋SO42－＋H2O 三 弱 H3AsO3+OH－＝H2AsO3－+H2O 10-9 CaSO4 1.1856×10-11 符合

【解析】

酸性高浓度含砷废水加入硫化钠、硫酸亚铁，其中硫酸亚铁可除去过量的硫离子，过滤得到As2S3和FeS，滤液含有亚铁离子以及少量的砷等，加入过氧化氢氧化冶铁离子，加入氢氧化钙可生成FeAsO4、Fe(OH)3、Ca3(AsO4)2，以及硫酸钙等，As2S3和FeS焙烧，可生成As2O3、氧化铁，加入氢氧化钠溶液生成Na3AsO3，氧化生成Na3AsO4，生成的气体为二氧化硫，与Na3AsO4在酸性条件下发生氧化还原反应生成As2O3，据此分析解答。

(1)FeS在煅烧时，可生成有Fe3O4，Fe3O4俗名磁性氧化铁，具有磁性，利用Fe3O4具有磁性检验是否存在Fe3O4，故答案为：煅烧；磁；

(2)调节pH=0时，由Na3AsO4制备As2O3的离子方程式为2AsO43-+2SO2+2H+=As2O3+2SO42-+H2O，故答案为：2AsO43-+2SO2+2H+=As2O3+2SO42-+H2O；

(3)①由图象可知，H3AsO3与NaOH溶液反应生成AsO33-，可说明H3AsO3为三元酸，在根据溶液中还存在和H2AsO3-、HAsO32-，说明H3AsO3为弱酸，故答案为：三；弱；

②根据图象可知，pH由7调至10时，H3AsO3转化为H2AsO3-，反应的离子方程式为：H3AsO3+OH-=H2AsO3-+H2O，故答案为：H3AsO3+OH-=H2AsO3-+H2O；

③根据图象，pH=9时，c(H3AsO3)=c(H2AsO3-)，H3AsO3的一级电离方程式为H3AsO3⇌H2AsO3-+H+，平衡常数Ka1==c(H+)=10-9，故答案为：10-9；

(4)加入石灰水，滤渣 I 中除含有 FeAsO4、Fe(OH)3、Ca3(AsO4)2 ，还含有CaSO4，Fe3+的浓度为1.0×10-4 mol•L-1，则c(AsO43-)=mol/L=5.7×10-17 mol/L，则1L废水中含有As的物质的量为5.7×10-17 mol，质量为1.1856×10-11 mg，小于0.5 mg•L-1，符合排放标准，故答案为：CaSO4；1.1856×10-11；符合。