Question

7．中藥藥劑砒霜（主要成分為As₂O₃，微溶于水），可用于治療急性白血�。�工業(yè)上用含硫化砷（As₂S₃）的廢渣生產砒霜的工藝流程如圖1所示：

（1）硫化砷中砷元素化合價為+3，其難溶于水，“堿浸”過程中硫元素價態(tài)不變，發(fā)生的主要反應的離子方程式為As₂S₃+6OH^-=AsO₃^3-+AsS₃^3-+3H₂O．
（2）氧化脫硫過程中被氧化的元素是As、S．
（3）還原過程中H₃AsO₄轉化為H₃AsO₃，反應的化學方程式是SO₂+H₃AsO₄+H₂O=H₃AsO₃+H₂SO₄．
（4）“沉砷”是在一定溫度下將砷元素轉化為Ca₅（AsO₄）₃OH沉淀的過程，主要反應有：
a．Ca（OH）₂（_S）?Ca²⁺（aq）+2OH^-（aq）K_sp=10^-7
b．Ca₅（AsO₄）₃OH （s）?5Ca²⁺（aq）+OH^-（aq）+3AsO₄^3-（aq）        K_sp=10^-40
加入石灰乳調溶液中c（OH^-）=0.01mol•L^-1，此時溶液中c（AsO₄^3-）=2.15×10^-8mol•L^-1．
（已知：$\root{3}{10}$=2.15）
（5）還原后加熱溶液，H₃AsO₃分解為As₂O₃，結晶得到粗As₂O₃．As₂O₃在不同溫度和不同濃度硫酸中的溶解度度（S）曲線如圖2所示．
為了提高粗的沉淀率，“結晶”過程進行的操作是蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾，洗滌，在此過程中應控制的條件為調硫酸濃度約為7mol•L^-1，冷卻至溫度為25℃．
（6）在工業(yè)生產中，最后一步所得濾液可循環(huán)使用，其目的是提高砷的回收率．

Answer 1

分析 硫化砷（As₂S₃）為原料制取As₂O₃，工藝流程：硫化砷（As₂S₃）加入氫氧化鈉溶液堿浸，與氫氧化鈉反應生成Na₃AsS₃、Na₃AsO₃溶液，通入氧氣氧化Na₃AsS₃、Na₃AsO₃溶液為Na₃AsO₄溶液和S單質，向溶液中加入石灰乳，得到為Ca₅（AsO₄）₃OH沉淀，將為Ca₅（AsO₄）₃OH用硫酸酸化得到H₃AsO₄，通入二氧化硫與H₃AsO₄溶液混合：SO₂+H₃AsO₄+H₂O=H₃AsO₃+H₂SO₄，還原后加熱溶液，H₃AsO₃分解為As₂O₃，調硫酸濃度約為7 mol•L^-1，冷卻至溫度為25℃，經過過濾、洗滌、干燥制得產品粗As₂O₃，據此分析解答．

解答 解：（1）硫化砷（As₂S₃）中硫元素-2價，則砷元素+3價；“堿浸”過程中硫元素價態(tài)不變，由流程可知生成Na₃AsS₃、Na₃AsO₃溶液，離子方程式為：As₂S₃+6OH^-=AsO₃^3-+AsS₃^3-+3H₂O；
故答案為：+3；As₂S₃+6OH^-=AsO₃^3-+AsS₃^3-+3H₂O；
（2）根據流程可知氧化脫硫過程中，Na₃AsS₃、Na₃AsO₃生成Na₃AsO₄溶液和S單質，其中硫元素、砷元素化合價升高，發(fā)生氧化反應，故被氧化的元素為As、S；
故答案為：As、S；
（3）還原過程中二氧化硫將H₃AsO₄轉化為H₃AsO₃，反應為：SO₂+H₃AsO₄+H₂O=H₃AsO₃+H₂SO₄；
故答案為：SO₂+H₃AsO₄+H₂O=H₃AsO₃+H₂SO₄；
（4）c（OH^-）=0.01mol•L^-1，已知：Ca（OH）₂（_S）?Ca²⁺（aq）+2OH^-（aq）K_sp=10^-7，則c（Ca²⁺）=$\frac{1{0}^{-7}}{（1{0}^{-2}）^{2}}$=10^-3mol•L^-1，Ca₅（AsO₄）₃OH （s）?5Ca²⁺（aq）+OH^-（aq）+3AsO₄^3-（aq） K_sp=10^-40，溶液中c（AsO₄^3-）=$\root{3}{\frac{1{0}^{-40}}{（1{0}^{-3}）^{5}•1{0}^{-2}}}$=2.15×10^-8mol•L^-1；
故答案為：2.15×10^-8mol•L^-1；
（5）由圖2可知：As₂O₃在25℃、硫酸濃度約為7 mol•L^-1時的溶解度度（S）最小，故“結晶”過程應調硫酸濃度約為7 mol•L^-1，冷卻至溫度為25℃；
故答案為：調硫酸濃度約為7 mol•L^-1，冷卻至溫度為25℃；
（6）提高砷的回收率，在工業(yè)生產中，最后一步所得濾液可循環(huán)使用；
故答案為：提高砷的回收率．

點評 本題考查了物質的制備，涉及對工藝流程的理解、氧化還原反應、對條件的控制選擇與理解、溶度積的計算等，理解工藝流程原理是解題的關鍵，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎與靈活運用能力，題目難度中等．