Question

【題目】砷為VA族元素，金屬冶煉過(guò)程產(chǎn)生的含砷有毒廢棄物需處理與檢測(cè)。

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

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

②亞砷酸鹽的溶解性大于相應(yīng)砷酸鹽。

（1）亞砷酸中砷元素的化合價(jià)為____；砷酸的第一步電離方程式為______。

（2）“一級(jí)沉砷”中FeSO4的作用是_____；“二級(jí)沉砷”中H2O2與含砷物質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。

（3）沉淀X為____(填化學(xué)式)。

Ⅱ.冶煉廢渣中的砷元素主要以As2S3的形式存在，粉碎后與鋅粉混合，加入H2SO4共熱，生成AsH3氣體。將AsH3氣體通入AgNO3溶液中，生成銀鏡和As2O3。

（4）AsH3的電子式為______。

Answer 1

【答案】+3 H3AsO4H++H2AsO4- 除去過(guò)量的硫離子，As2S3+3S2-2AsS32-使平衡逆向進(jìn)行，提高沉砷效果 H2AsO3+H2O2=H3AsO4+H2O CaSO4

【解析】

廢水中砷元素主要以亞砷酸(H3AsO3)形式存在，加入硫化鈉、硫酸亞鐵除去過(guò)量的硫離子，過(guò)濾得到As2S3和FeS，濾液中加入過(guò)氧化氫和氧化鈣，H2 O2與含砷物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氧化亞砷酸為砷酸，過(guò)濾得到砷酸鐵、砷酸鈣、氫氧化鐵、沉淀硫酸鈣等；

(1)根據(jù)化合物中化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算；砷酸為弱酸，分步電離；

(2)As2 S3與過(guò)量的S2-反應(yīng)，As2S3(s)+3S2-(aq)2AsS33-(aq)，根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)分析FeSO4的作用；由流程可知：“二級(jí)沉砷”中H2O2與H3AsO3反應(yīng)生成H3AsO4；

(3)流程分析可知鈣離子結(jié)合硫酸根離子形成硫酸鈣沉淀；

(4)AsH3和氨氣分子結(jié)構(gòu)相同為共價(jià)化合物，砷原子和三個(gè)氫原子形成三個(gè)As-H鍵。

(1)亞砷酸(H3AsO3)中氫元素+1價(jià)，氧元素-2價(jià)，化合物化合價(jià)代數(shù)和為0，則砷元素的化合價(jià)為+3價(jià)；第ⅤA族非金屬元素形成最高價(jià)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-；

(2)廢水中砷元素主要以亞砷酸(H3AsO3)形式存在，加入硫化鈉、硫酸亞鐵除去過(guò)量的硫離子，過(guò)濾得到As2S3和FeS，濾液中加入過(guò)氧化氫和氧化鈣，H2 O2與含砷物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氧化亞砷酸為砷酸，過(guò)濾得到砷酸鐵、砷酸鈣、氫氧化鐵、沉淀硫酸鈣等；

“一級(jí)沉砷”中FeSO4的作用是除去過(guò)量的硫離子，As2S3+3S2-2AsS32-使平衡逆向進(jìn)行，提高沉砷效果，亞鐵離子與過(guò)量的S2-結(jié)合生成FeS沉淀，防止AS2O3與S2-結(jié)合生成AsS33-；“二級(jí)沉砷”中H2 O2與含砷物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氧化亞砷酸為砷酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：H2AsO3+H2O2=H3AsO4+H2O；

(3)流程分析可知，加入氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣，氫氧化鈣和砷酸反應(yīng)生成砷酸鈣沉淀、和鐵離子反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀，鈣離子結(jié)合硫酸根離子形成硫酸鈣沉淀，所以沉淀X為CaSO4；

(4)AsH3和氨氣分子結(jié)構(gòu)相似，都屬于共價(jià)化合物，砷原子和三個(gè)氫原子形成三個(gè)As-H鍵，其電子式為。