Question

20．砷為VA族元素，金屬冶煉過程產生的含砷有毒廢棄物需處理與檢測．
（l）冶煉廢水中砷元素主要以亞砷酸（H₃AsO₃）形式存在，可用化學沉降法處理酸性高濃度含砷廢水，其工藝流程如頭：

已知：
I．As₂ S₃與過量的S^2一存在以下反應：As₂S₃（s）+3S^2-（aq）?2AsS₃^3-（aq）；
II．亞砷酸鹽的溶解性大于相應砷酸鹽．
①亞砷酸中砷元素的化合價為+3；②砷酸的第一步電離方程式為H₃AsO₄?H⁺+H₂AsO₄^-；
③“一級沉砷”中FeSO₄的作用是沉淀過量的S^2-，使As₂S₃（s）+3S^2-（aq）?2AsS₃^3-（aq）平衡左移，提高沉砷效果；
④“二級沉砷”中H₂O₂與含砷物質反應的化學方程式為H₃AsO₃+H₂O₂=H₃AsO₄+H₂O；
⑤沉淀X為CaSO₄（填化學式）．
（2）冶煉廢渣中的砷元素主要以As₂O₃的形式存在，可用古氏試砷法半定量檢測（As的最低檢出限為3.0×10 ^-6g）．
步驟1：取10g廢渣樣品，粉碎后與鋅粉混合，加人H₂ SO₄共熱，生成H₃As氣體．
步驟2：將H₃As氣體通人AgNO₃溶液中，生成銀鏡和As₂O₃．
步驟3：取1g廢渣樣品，重復上述實驗，未見銀鏡生成．
①AsH₃的電子式為；②步驟2的離子方程式為12Ag⁺+2H₃As+3H₂O═12Ag↓+As₂O₃+12H⁺；
③固體廢棄物的排放標準中，砷元素不得高于4.0×10^一5g•kg^一1，請通過計算說明該排放的廢渣中砷元素的含量不符合（填“符合”、“不符合”）排放標準，原因是因為該廢渣砷含量為（3.0×10^-6g÷10g）×1000g/kg=3.0×10^-4g/kg，大于排入標準4.0×10^一5g•kg^一1．

Answer 1

分析 （1）①根據化合物中化合價代數和為0計算；
②砷酸為弱酸，分步電離；
③As₂ S₃與過量的S^2一反應，As₂S₃（s）+3S^2-（aq）?2AsS₃^3-（aq），根據化學平衡移動分析FeSO₄的作用是沉淀過量的S^2-沉砷效果；
④由流程可知：“二級沉砷”中H₂O₂與H₃AsO₃反應生成H₃AsO₄；
⑤流程分析可知鈣離子結合硫酸根離子形成硫酸鈣沉淀；
（2）①AsH₃和氨氣分子結構相同為共價化合物，砷原子和三個氫原子形成三個As-H鍵；
②步驟2中，H₃As氣體通人AgNO₃溶液中，生成銀鏡和As₂O₃，結合電荷守恒和質量守恒書寫；
③As的最低檢出限為3.0x 10 ^-6g，取1g廢渣樣品，重復上述實驗，未見銀鏡生成，取10g廢渣樣品最后生成銀鏡和As₂ O₃．則10g廢渣含砷量最少為3.0x 10 ^-6g，據此分析．

解答 解：（1）①亞砷酸（H₃AsO₃）中氫元素+1價，氧元素-2價，化合物化合價代數和為0，則砷元素的化合價為+3價；
故答案為：+3；
②第ⅤA族非金屬元素形成最高價含氧酸中磷、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：H₃AsO₄?H⁺+H₂AsO₄^-；
故答案為：H₃AsO₄?H⁺+H₂AsO₄^-；
③“一級沉砷”中FeSO₄的作用是除去過量的硫離子，As₂S₃+3S^2-?2AsS₃^2-使平衡逆向進行，提高沉砷效果；
故答案為：沉淀過量的S^2-，使As₂S₃（s）+3S^2-（aq）?2AsS₃^3-（aq）平衡左移，提高沉砷效果；
 ④“二級沉砷”中H₂ O₂與含砷物質發(fā)生氧化還原反應，氧化亞砷酸為砷酸；，反應的化學方程式為：H₂AsO₃+H₂O₂=H₃AsO₄+H₂O；
故答案為：H₃AsO₃+H₂O₂=H₃AsO₄+H₂O；
⑤流程分析可知，加入氧化鈣和水反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈣和砷酸反應生成砷酸鈣沉淀、和鐵離子反應生成氫氧化鐵沉淀，鈣離子結合硫酸根離子形成硫酸鈣沉淀，所以沉淀X為CaSO₄；
故答案為：CaSO₄；
（2）①AsH₃和氨氣分子結構相同為共價化合物，砷原子和三個氫原子形成三個As-H鍵，電子式為：；
故答案為：；
②將AsH₃氣體通人AgNO₃溶液中，生成銀鏡和As₂O₃，離子方程式為：12Ag⁺+2H₃As+3H₂O═12Ag↓+As₂O₃+12H⁺；
故答案為：12Ag⁺+2H₃As+3H₂O═12Ag↓+As₂O₃+12H⁺；
③As的最低檢出限為3.0x 10 ^-6g，取1g廢渣樣品，重復上述實驗，未見銀鏡生成，取10g廢渣樣品最后生成銀鏡和As₂ O₃．則10g廢渣含砷量最少為3.0x 10 ^-6g，則該廢渣砷含量為（3.0×10 ^-6g÷10g）×1000g/kg=3.0×10^-4g/kg，大于排入標準4.0×10^一5g•kg^一1，不符合排放標準；
故答案為：不符合；因為該廢渣砷含量為（3.0×10 ^-6g÷10g）×1000g/kg=3.0×10^-4g/kg，大于排入標準4.0×10^一5g•kg^一1．

點評 本題考查了物質制備方案設計，主要考查了化學方程式的書寫、氧化還原反應、環(huán)境保護等，注意把握物質性質以及對題目信息的獲取于使用，難度中等，側重于考查學生的分析問題和解決問題的能量．