Question

(12分)以硫鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸所得的酸性廢水中砷元素含量極高，為控制砷的排放，采用化學(xué)沉降法處理含砷廢水，相關(guān)數(shù)據(jù)如下表。

回答以下問題：

⑴該硫酸工廠排放的廢水中硫酸的物質(zhì)的量濃度c(H₂SO₄)＝    ________mol·L^－1。

⑵寫出難溶物Ca₃(AsO₄)₂的K_sp表達(dá)式：K_sp[Ca₃(AsO₄)₂]＝    ________，若混合溶液中Al^3＋、Fe^3＋的濃度均為1.0×10^－4mol·L^－1，c(AsO₄^3－)的最大是    ___mol·L^－1。

⑶工廠排放出的酸性廢水中的三價(jià)砷（H₃AsO₃弱酸）不易沉降，可投入MnO₂先將其氧化成五價(jià)砷（H₃AsO₄弱酸），寫出該反應(yīng)的離子方程式    。

⑷在處理含砷廢水時(shí)采用分段式，先向廢水中投入生石灰調(diào)節(jié)pH到2，再投入生石灰將pH調(diào)節(jié)到8左右使五價(jià)砷以Ca₃(AsO₄)₂形式沉降。

①pH調(diào)節(jié)到2時(shí)廢水中有大量沉淀產(chǎn)生，沉淀主要成分的化學(xué)式為    __；

②Ca₃(AsO₄)₂在pH調(diào)節(jié)到8左右才開始沉淀的原因?yàn)?u>    _____。

 

Answer 1

【答案】

⑴0.29     ⑵c³ (Ca^2＋)·c² (AsO₄^3－)       5.7×10^－17

⑶2H^＋＋MnO₂＋H₃AsO₃＝H₃AsO₄＋Mn^2＋＋H₂O

⑷①CaSO₄  ②H₃AsO₄是弱酸，當(dāng)溶液中pH調(diào)節(jié)到8左右時(shí)AsO₄^3－濃度增大，Ca₃(AsO₄)₂開始沉淀

【解析】（1）根據(jù)28.42 g/L可知，硫酸的濃度是28.42÷98mol/L＝0.29mol/L。

（2）根據(jù)溶度積常數(shù)的表達(dá)式可知，K_sp[Ca₃(AsO₄)₂]＝c³ (Ca^2＋)·c² (AsO₄^3－)。若混合溶液中Al^3＋、Fe^3＋的濃度均為1.0×10^－4mol·L^－1，則根據(jù)溶度積常數(shù)可知，c(AsO₄^3－)分別是1.6×10^－12mol/L、5.7×10^－17mol/L。所以最大值不能超過5.7×10^－17mol/L。

（3）二氧化錳的還原產(chǎn)物是Mn^2＋，所以方程式為2H^＋＋MnO₂＋H₃AsO₃＝H₃AsO₄＋Mn^2＋＋H₂O。

（4）①由于廢水中含有硫酸，所以最先生成的沉淀是硫酸鈣沉淀。

②由于H₃AsO₄是弱酸，所以當(dāng)溶液中pH調(diào)節(jié)到8左右時(shí)AsO₄^3－濃度增大，Ca₃(AsO₄)₂開始沉淀。