Question

【題目】砷為VA族元素，金屬冶煉過程產生的含砷有毒廢棄物需處理與檢測。

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

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

②亞砷酸鹽的溶解性大于相應砷酸鹽。

(1)亞砷酸中砷元素的化合價為________；砷酸的第一步電離方程式為_____________。

(2)“一級沉砷”中FeSO4的作用是___________；“二級沉砷”中H2O2與含砷物質反應的化學方程式為_____________。

(3)沉淀X為___________(填化學式)。

Ⅱ．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(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，重復上述實驗，未見銀鏡生成。

(4)AsH3的電子式為_______________。

(5)步驟2的離子方程式為_________________。

(6)固體廢棄物的排放標準中，砷元素不得高于4.0×10-5g·kg-1，請通過計算說明該排放的廢渣中砷元素的含量_______(填“符合”、“不符合”)排放標準，原因是__________

Answer 1

【答案】 +3 H3AsO4H++H2AsO4- 沉淀過量的S2-,使As2O3(a)+3S2-(aq)2AsS32-(aq) 平衡左移，提高沉砷效果。 H3AsO3+H2O2=H3AsO4+H2O CaSO4 12Ag++2AsH3+3H2O=12Ag+As2O3+12H+ 不符合 因為該廢渣砷含量最少為(3.0×10-6g÷10g)×1000g/kg=3.0×10-4g/kg，大于排放標準4.0×10-5g/kg

【解析】(1)①亞砷酸(H3AsO3)中，氧元素化合價為-2價，氫元素化合價為+1價，砷元素化合價設為x，+1×3+x+(-2)×3=0，x=+3，故答案為：+3；

②第ⅤA族非金屬元素形成最高價含氧酸中磷、砷形成的含氧酸都是弱酸，水溶液中分步電離，電離方程式為：H3AsO4H++H2AsO4-，故答案為：H3AsO4H++H2AsO4-；

③“一級沉砷”中FeSO4的作用是除去過量的硫離子，As2S3+3S2-2AsS32-使平衡逆向進行，提高沉砷效果，故答案為：除去過量的硫離子，As2S3+3S2-2AsS32-使平衡逆向進行，提高沉砷效果；

④“二級沉砷”中H2O2與含砷物質發生氧化還原反應，氧化亞砷酸為砷酸；，反應的化學方程式為：H3AsO3+H2O2=H3AsO4+H2O，故答案為：H3AsO3+H2O2=H3AsO4+H2O；

⑤流程分析可知，加入氧化鈣和水反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈣和砷酸反應生成砷酸鈣沉淀、和鐵離子反應生成氫氧化鐵沉淀，鈣離子結合硫酸根離子形成硫酸鈣沉淀，所以沉淀X為CaSO4，故答案為：CaSO4；

(2)①AsH3和氨氣分子結構相同為共價化合物，砷原子和三個氫原子形成三個As-H鍵，電子式為：，故答案為：；

②將AsH3氣體通人AgNO3溶液中，生成銀鏡和As2O3，結合電荷守恒、原子守恒配平書寫離子方程式為：12Ag++2AsH3+3H2O=12Ag↓+As2O3+12H+，故答案為：12Ag++2AsH3+3H2O=12Ag↓+As2O3+12H+；

③As的最低檢出限為3.0x10-6g，取1g廢渣樣品，重復上述實驗，未見銀鏡生成，取10g廢渣樣品最后生成銀鏡和As2O3．則10g廢渣含砷量最少為3.0x10-6g，含砷量大于3.0×10-4g/kg＞4.0×10一5gkg-1，不符合排放標準，故答案為：不符合；因為該廢渣砷含量最少為(3.0×10-6g÷10g)×1000g/kg=3.0×10-4g/kg，大于排放標準4.0×10-5g/kg。