Question

【題目】最新研究表明As2O3在醫藥領域有重要應用。某小組從工業廢料中提取As2O3設計流程如下：

已知：H3AsO3為弱酸，熱穩定性差。

（1）寫出一條“堿浸”時提高浸取率的方法____；“堿浸”中H3AsO3轉化成Na3AsO3的離子方程式為____。

（2）“氧化”時常在向混合液中通入O2時對體系加壓，目的是____。

（3）“沉砷”過程中有如下反應：

① ＜0

② ＞0

沉砷率與溫度關系如圖。沉砷最佳溫度為____，高于85℃時，沉砷率下降的原因是____。

（4）“還原”過程中獲得H3 AsO3的化學反應方程式為____；“操作A”為：____、過濾；濾液Ⅱ的主要成分是____。

（5）若每步均完全反應，“氧化’’和“還原”時消耗相同條件下O2和SO2體積分別為xL、yL，則廢水中n(H3AsO3)：n(H3AsO4)=____（寫出含x、y的計算式）。

Answer 1

【答案】攪拌或多次浸取 H3AsO3+3OH-=AsO33-+3H2O 增大O2溶解度，加快反應速率 85℃ 高于85℃，隨著溫度升高，反應①中c(Ca2+)、c(OH)減小，溫度對平衡移動的影響①大于②，使反應②中平衡逆向移動，Ca5(OH)(AsO4)3沉淀率下降 H3AsO4+H2O+SO2= H3AsO3+H2SO4 加熱 H2SO4 2x：（y-2x）

【解析】

工業廢料（H3AsO3、H3AsO4含廢料）加入氫氧化鈉溶液堿浸，與氫氧化鈉反應生成Na3AsO3、Na3AsO4溶液，通入氧氣氧化Na3AsO3溶液為Na3AsO4溶液，向溶液中加入石灰乳，得到為Ca5(OH)(AsO4)3沉淀，將Ca5(OH)(AsO4)3用硫酸酸化得到H3AsO4，通入二氧化硫與H3AsO4溶液混合：H3AsO4+H2O+SO2= H3AsO3+H2SO4，還原后加熱溶液，H3AsO3分解為As2O3，據此分析解答。

（1）反應物接觸時間越長，反應越充分，所以“堿浸”時可采用攪拌或多次浸取使其充分反應，提高原料浸取率；H3AsO4與氫氧化鈉反應為酸堿中和反應，離子方程式為H3AsO3+3OH-=AsO33-+3H2O；
故答案為：攪拌或多次浸取；H3AsO3+3OH-=AsO33-+3H2O；

（2）“氧化”時向混合液中通入O2時對體系加壓可以增大O2溶解度，加快反應速率。

故答案為：增大O2溶解度，加快反應速率；

（3）“沉砷”是將砷元素轉化為Ca5(OH)(AsO4)3沉淀，發生的主要反應有：①Ca（OH）2（s）Ca2+（aq）+2OH-（aq）△H<0；②5Ca2++OH-+3AsO43- Ca5(OH)(AsO4)3 △H>0，高于85℃，隨著溫度升高，反應①中c(Ca2+)、c(OH)減小，溫度對平衡移動的影響①大于②，使反應②中平衡逆向移動，Ca5(OH)(AsO4)3沉淀率下降；

故答案為：高于85℃，隨著溫度升高，反應①中c(Ca2+)、c(OH)減小，溫度對平衡移動的影響①大于②，使反應②中平衡逆向移動，Ca5(OH)(AsO4)3沉淀率下降；
（4）“還原”過程中二氧化硫將H3AsO4還原為H3AsO3，自身被氧化生成硫酸，反應為：H3AsO4+H2O+SO2= H3AsO3+H2SO4；還原后加熱溶液，H3AsO3分解為As2O3，所以“操作A”為：加熱、過濾；由方程式可知，濾液Ⅱ的主要成分是H2SO4。
故答案為：H3AsO4+H2O+SO2= H3AsO3+H2SO4；加熱；H2SO4；
（5）“氧化’’過程中Na3AsO3溶液氧化為Na3AsO4溶液，關系式為2H3AsO3~2Na3AsO3 ~O2；“還原”過程中二氧化硫將H3AsO4還原為H3AsO3，關系式為H3AsO4 ~SO2；

已知消耗相同條件下O2和SO2體積分別為xL、yL，體積比等于物質的量之比，即n(O2)：n(SO2)=x:y，由關系式可知，n(H3AsO3)=2n(O2)，則廢水中原有的n(H3AsO4)=y-2x，

則廢水中n(H3AsO3)：n(H3AsO4)==2x：（y-2x）。

故答案為：2x：（y-2x）。