Question

【題目】某硫酸工廠的廢水中含有較多的H+、Cu2+、Fe2+、SO42-、AsO43-、HAsO42-、 H2AsO4-等需要處理的雜質離子，其中一種處理流程如圖所示

已知：Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，Ksp[Fe(OH)2]=8.6×10-16；H3AsO4為弱酸。

（1）沉淀A的主要成分的化學式是__________________。

（2）常溫下pH=7的溶液中Cu2+的物質的量濃度為_______，此時Fe2+是否沉淀完全_______（填“是”或“否”)。

（3）若氧化過程中生成了某種膠體，用離子方程式解釋氧化過程中溶液pH降低的原因__________。

（4）最后一次調節(jié)pH時pH過低或過高砷的去除率都會明顯降低，pH過低時可能的原因是________（從平衡角度解釋)；pH過高時可能的原因是_________________（從沉淀轉化的角度解釋）。

（5）硫化法是另一種處理含砷廢水的方法，涉及的反應有

Na2S+H2SO4Na2SO4+H2S ①

2H3AsO3+3H2SAs2S3↓+6H2O ②

As2S3+H2SO4(濃) As2O3↓+4S↓+H2O ③

在反應①和③中，硫酸表現出的性質依次是_______、_______。

Answer 1

【答案】 CaSO4 2.2×10-6mol/L 否 4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3(膠體)+8H+ H+會抑制H3AsO4的電離，溶液中AsO43-濃度較小，不易與Fe3+形成沉淀 FeAsO4會轉化為Fe(OH)3沉淀，AsO43-又進入水中（答案合理即可） 酸性 （強）氧化性

【解析】根據Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，Ksp[Fe(OH)2]=8.6×10-16；可知，銅離子完全沉淀時的c(OH-)===×10-8，pH約為7；亞鐵離子完全沉淀時的c(OH-)===×10-6，pH在8~9；H3AsO4為弱酸。某硫酸工廠的廢水中含有較多的H+、Cu2+、Fe2+、SO42-、AsO43-、HAsO42-、 H2AsO4-等需要處理的雜質離子，在廢水中加入石灰乳，并調節(jié)pH=3，根據上述計算，只有硫酸鈣可能形成沉淀，加入氫氧化鈉調節(jié)pH=7，能夠使銅離子沉淀，通入空氣將亞鐵離子氧化，生成鐵離子，加入氫氧化鈉調節(jié)pH=5~7，形成FeAsO4。

(1)根據上述分析，沉淀A的主要成分為硫酸鈣，故答案為：CaSO4；

(2)常溫下pH=7的溶液中Cu2+的物質的量濃度為==2.2×10-6 mol/L，此時c(Fe2+)===8.6×10-2 mol/L，Fe2+沒有沉淀完全，故答案為：2.2×10-6mol/L；否；

(3)若氧化過程中生成了某種膠體，可能的原因是4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3(膠體)+8H+，溶液pH降低，故答案為：4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3(膠體)+8H+；

(4)最后一次調節(jié)pH時，pH過低或過高砷的去除率都會明顯降低，pH過低時，H+會抑制H3AsO4的電離，溶液中AsO43-濃度較小，不易與Fe3+形成沉淀；pH過高時，FeAsO4會轉化為Fe(OH)3沉淀，AsO43-又進入水中，故答案為：H+會抑制H3AsO4的電離，溶液中AsO43-濃度較小，不易與Fe3+形成沉淀；FeAsO4會轉化為Fe(OH)3沉淀，AsO43-又進入水中；

(5)反應①Na2S+H2SO4Na2SO4+H2S為非氧化還原反應，體現了硫酸的酸性；反應③As2S3+H2SO4(濃) As2O3↓+4S↓+H2O中硫酸中S元素的化合價降低，被含有，體現了硫酸的氧化性，故答案為：酸性；氧化性。