Question

As₂O₃在医药、电子等领域有重要应用。某含砷元素（As）的工业废水经如下流程转化为粗As₂O₃。

（1） “碱浸”的目的是将废水中的H₃AsO₃和H₃AsO₄转化为盐。H₃AsO₄转化为Na₃AsO₄反应

的化学方程式是________。

（2） “氧化”时，1 mol AsO₃^3－转化为AsO₄^3－至少需要O₂________mol。

（3） “沉砷”是将砷元素转化为Ca₅(AsO₄)₃OH沉淀，发生的主要反应有：

a．Ca(OH)₂(s)Ca²⁺(aq) + 2OH^－(aq)        ΔH ＜0

b．5Ca²⁺ + OH^－ + 3AsO₄^3－Ca₅(AsO₄)₃OH  ΔH ＞0

研究表明：“沉砷”的最佳温度是85℃。用化学平衡原理解释温度高于85℃后，随温度升高沉淀率下降的原因是________。

（4）“还原”过程中H₃AsO₄转化为H₃AsO₃，反应的化学方程式是________。

（5） “还原”后加热溶液，H₃AsO₃分解为As₂O₃，同时结晶得到粗As₂O₃。As₂O₃在不同温度和不同浓度硫酸中的溶解度（S）曲线如右图所示。为了提高粗As₂O₃的沉淀率，“结晶”过程进行的操作是 ________。

（6）下列说法中，正确的是________（填字母）。

a．粗As₂O₃中含有CaSO₄

b．工业生产中，滤液2可循环使用，提高砷的回收率

c．通过先“沉砷”后“酸化”的顺序，可以达到富集砷元素的目的

Answer

H3AsO4 + 3NaOH == Na3AsO4 + 3H2O 0.5 温度升高，反应a平衡逆向移动，c(Ca2+)下降，使反应b 中Ca5(AsO4)3OH沉淀率下降 H3AsO4 + H2O + SO2 == H3AsO3 + H2SO4 调硫酸浓度约为7 mol·L－1，冷却至25℃，过滤 abc

【解析】

试题（1）H3AsO4与氢氧化钠发生中和反应生成Na3AsO4；（2）根据电子守恒计算1molAsO33-转化为AsO43-至少需要O2的物质的量；(3)温度升高，Ca(OH)2（s）Ca2+（aq）+2OH-（aq）  △H＜0，平衡逆向移动，c（Ca2+）、c(OH-)下降，所以反应b平衡逆向移动；（4）H3AsO4被SO2还原成H3AsO3；（5）根据图2，As2O3的溶解度在25℃、硫酸的浓度在7mol•L-1时最小；（6）CaSO4微溶于水；滤液2含有少量As2O3、硫酸；“沉砷”生成Ca5(AsO4)3OH可以富集砷元素；

解析：（1）H3AsO4与氢氧化钠发生中和反应生成Na3AsO4，反应方程式是H3AsO4+3NaOH═Na3AsO4+3H2O；（2）1molAsO33-转化为AsO43-失电子2mol，1mol氧气得电子4mol，根据电子守恒，需要O2的物质的量 ；(3)温度升高，Ca(OH)2（s）Ca2+（aq）+2OH-（aq）  △H＜0，平衡逆向移动，c（Ca2+）、c(OH-)下降，反应b平衡逆向移动，所以随温度升高沉淀率下降；（4）H3AsO4被SO2还原成H3AsO3反应的化学方程式是H3AsO4+H2O+SO2═H3AsO3+H2SO4；（5）根据图2，As2O3的溶解度在25℃、硫酸的浓度在7mol•L-1时最小，为了提高粗As2O3的沉淀率，“结晶”过程进行的操作是调硫酸浓度约为7mol•L-1，冷却至25℃，过滤；（6）CaSO4微溶于水，钙离子未完全除去，所以粗As2O3中含有CaSO4，故a正确；滤液2含有少量As2O3、硫酸，滤液2可循环使用，提高砷的回收率，故b正确；“沉砷”生成Ca5(AsO4)3OH可以富集砷元素，故c正确。