Question

13．As₂O₃在醫(yī)藥、電子等領(lǐng)域有重要應(yīng)用．某含砷元素（As）的工業(yè)廢水經(jīng)如圖1流程轉(zhuǎn)化為粗As₂O₃．

（1）“堿浸”的目的是將廢水中的H₃AsO₃和H₃AsO₄轉(zhuǎn)化為鹽．H₃AsO₄轉(zhuǎn)化為Na₃AsO₄反應(yīng)的化學(xué)方程式是H₃AsO₄+3NaOH═Na₃AsO₄+3H₂O．
（2）“氧化”時(shí)，1mol AsO₃^3-轉(zhuǎn)化為AsO₄^3-至少需要O₂0.5mol．
（3）“沉砷”是將砷元素轉(zhuǎn)化為Ca₅（AsO₄）₃OH沉淀，發(fā)生的主要反應(yīng)有：
a．Ca（OH）₂（s）?Ca²⁺（aq）+2OH^-（aq）△H＜0
b．5Ca²⁺+OH^-+3AsO₄^3-?Ca₅（AsO₄）₃OH△H＞0
研究表明：“沉砷”的最佳溫度是85℃．
用化學(xué)平衡原理解釋溫度高于85℃后，隨溫度升高沉淀率下降的原因是溫度升高，反應(yīng)a平衡逆向移動(dòng)，c（Ca²⁺）下降，反應(yīng)b平衡逆向移動(dòng)，Ca₅（AsO₄）₃OH沉淀率下降．
（4）“還原”過程中H₃AsO₄轉(zhuǎn)化為H₃AsO₃，反應(yīng)的化學(xué)方程式是H₃AsO₄+H₂O+SO₂═H₃AsO₃+H₂SO₄．
（5）“還原”后加熱溶液，H₃AsO₃分解為As₂O₃，同時(shí)結(jié)晶得到粗As₂O₃．As₂O₃在不同溫度和不同濃度硫酸中的溶解度（S）曲線如圖2所示．為了提高粗As₂O₃的沉淀率，“結(jié)晶”過程進(jìn)行的操作是調(diào)硫酸濃度約為7mol•L^-1，冷卻至25℃，過濾．
（6）下列說法中，正確的是abc（填字母）．
a．粗As₂O₃中含有CaSO₄
b．工業(yè)生產(chǎn)中，濾液2可循環(huán)使用，提高砷的回收率
c．通過先“沉砷”后“酸化”的順序，可以達(dá)到富集砷元素的目的．

Answer 1

分析 向工業(yè)廢水（含有H₃AsO₄、H₃AsO₃）加入氫氧化鈉堿浸：H₃AsO₄+3NaOH═Na₃AsO₄+3H₂O、H₃AsO₃+3NaOH═Na₃AsO₃+3H₂O，得到含有Na₃AsO₄、Na₃AsO₃的溶液，融入氧氣氧化Na₃AsO₃為Na₃AsO₄，再加入石灰乳沉砷得到Ca₅（AsO₄）₃OH沉淀，用稀硫酸溶解沉淀，生成H₃AsO₄和硫酸鈣，通入二氧化硫?qū)�H₃AsO₄還原為H₃AsO₃，反應(yīng)為：H₃AsO₄+H₂O+SO₂═H₃AsO₃+H₂SO₄，“還原”后加熱溶液，H₃AsO₃分解為As₂O₃，調(diào)硫酸濃度約為7 mol•L^-1，冷卻至25℃，過濾，得粗As₂O₃，據(jù)此分析作答．

解答 解：（1）H₃AsO₄與氫氧化鈉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Na₃AsO₄反應(yīng)的化學(xué)方程式H₃AsO₄+3NaOH═Na₃AsO₄+3H₂O；
故答案為：H₃AsO₄+3NaOH═Na₃AsO₄+3H₂O；
（2）“氧化”時(shí)，AsO₃^3-轉(zhuǎn)化為AsO₄^3-，As元素由+3價(jià)升高到+5價(jià)，轉(zhuǎn)移2個(gè)電子，則1mol AsO₃^3-轉(zhuǎn)化為AsO₄^3-轉(zhuǎn)移電子2mol，氧氣由0價(jià)降到-2價(jià)，需要0.5mol；
故答案為：0.5；
（3）“沉砷”是將砷元素轉(zhuǎn)化為Ca₅（AsO₄）₃OH沉淀，發(fā)生的主要反應(yīng)有：a．Ca（OH）₂（s）?Ca²⁺（aq）+2OH^-（aq）△H＜0，b．5Ca²⁺+OH^-+3AsO₄^3-?Ca₅（AsO₄）₃OH△H＞0，溫度升高高于85℃后，反應(yīng)a平衡逆向移動(dòng)，c（Ca²⁺）下降，反應(yīng)b平衡逆向移動(dòng)，Ca₅（AsO₄）₃OH沉淀率下降；
故答案為：溫度升高，反應(yīng)a平衡逆向移動(dòng)，c（Ca²⁺）下降，反應(yīng)b平衡逆向移動(dòng)，Ca₅（AsO₄）₃OH沉淀率下降；
（4）“還原”過程中二氧化硫?qū)�H₃AsO₄還原為H₃AsO₃，自身被氧化生成硫酸，反應(yīng)為：H₃AsO₄+H₂O+SO₂═H₃AsO₃+H₂SO₄；
故答案為：H₃AsO₄+H₂O+SO₂═H₃AsO₃+H₂SO₄；
（5）由圖2可知：硫酸濃度約為7 mol•L^-1，25℃時(shí)As₂O₃的沉淀率最大，易于分離，故為了提高粗As₂O₃的沉淀率，調(diào)硫酸濃度約為7 mol•L^-1，冷卻至25℃，過濾；
故答案為：調(diào)硫酸濃度約為7 mol•L^-1，冷卻至25℃，過濾；
（6）a．鈣離子未充分除去，粗As₂O₃中含有CaSO₄，正確；
b．濾液2為硫酸，可循環(huán)使用，提高砷的回收率，正確；
c．通過先“沉砷”后“酸化”的順序，可以達(dá)到富集砷元素的目的，正確；
故答案為：abc．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的制備，涉及對(duì)工藝流程的理解、氧化還原反應(yīng)、對(duì)條件的控制選擇與理解等，理解工藝流程原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力，題目難度中等．