Question

7．中藥藥劑砒霜（主要成分為As₂O₃，微溶于水），可用于治療急性白血�。�工業(yè)上用含硫化砷（As₂S₃）的廢渣生產(chǎn)砒霜的工藝流程如圖1所示：

（1）硫化砷中砷元素化合價(jià)為+3，其難溶于水，“堿浸”過(guò)程中硫元素價(jià)態(tài)不變，發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為As₂S₃+6OH^-=AsO₃^3-+AsS₃^3-+3H₂O．
（2）氧化脫硫過(guò)程中被氧化的元素是As、S．
（3）還原過(guò)程中H₃AsO₄轉(zhuǎn)化為H₃AsO₃，反應(yīng)的化學(xué)方程式是SO₂+H₃AsO₄+H₂O=H₃AsO₃+H₂SO₄．
（4）“沉砷”是在一定溫度下將砷元素轉(zhuǎn)化為Ca₅（AsO₄）₃OH沉淀的過(guò)程，主要反應(yīng)有：
a．Ca（OH）₂（_S）?Ca²⁺（aq）+2OH^-（aq）K_sp=10^-7
b．Ca₅（AsO₄）₃OH （s）?5Ca²⁺（aq）+OH^-（aq）+3AsO₄^3-（aq）        K_sp=10^-40
加入石灰乳調(diào)溶液中c（OH^-）=0.01mol•L^-1，此時(shí)溶液中c（AsO₄^3-）=2.15×10^-8mol•L^-1．
（已知：$\root{3}{10}$=2.15）
（5）還原后加熱溶液，H₃AsO₃分解為As₂O₃，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度（S）曲線(xiàn)如圖2所示．
為了提高粗的沉淀率，“結(jié)晶”過(guò)程進(jìn)行的操作是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾，洗滌，在此過(guò)程中應(yīng)控制的條件為調(diào)硫酸濃度約為7mol•L^-1，冷卻至溫度為25℃．
（6）在工業(yè)生產(chǎn)中，最后一步所得濾液可循環(huán)使用，其目的是提高砷的回收率．

Answer 1

分析 硫化砷（As₂S₃）為原料制取As₂O₃，工藝流程：硫化砷（As₂S₃）加入氫氧化鈉溶液堿浸，與氫氧化鈉反應(yīng)生成Na₃AsS₃、Na₃AsO₃溶液，通入氧氣氧化Na₃AsS₃、Na₃AsO₃溶液為Na₃AsO₄溶液和S單質(zhì)，向溶液中加入石灰乳，得到為Ca₅（AsO₄）₃OH沉淀，將為Ca₅（AsO₄）₃OH用硫酸酸化得到H₃AsO₄，通入二氧化硫與H₃AsO₄溶液混合：SO₂+H₃AsO₄+H₂O=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，冷卻至溫度為25℃，經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥制得產(chǎn)品粗As₂O₃，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）硫化砷（As₂S₃）中硫元素-2價(jià)，則砷元素+3價(jià)；“堿浸”過(guò)程中硫元素價(jià)態(tài)不變，由流程可知生成Na₃AsS₃、Na₃AsO₃溶液，離子方程式為：As₂S₃+6OH^-=AsO₃^3-+AsS₃^3-+3H₂O；
故答案為：+3；As₂S₃+6OH^-=AsO₃^3-+AsS₃^3-+3H₂O；
（2）根據(jù)流程可知氧化脫硫過(guò)程中，Na₃AsS₃、Na₃AsO₃生成Na₃AsO₄溶液和S單質(zhì)，其中硫元素、砷元素化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，故被氧化的元素為As、S；
故答案為：As、S；
（3）還原過(guò)程中二氧化硫?qū)�H₃AsO₄轉(zhuǎn)化為H₃AsO₃，反應(yīng)為：SO₂+H₃AsO₄+H₂O=H₃AsO₃+H₂SO₄；
故答案為：SO₂+H₃AsO₄+H₂O=H₃AsO₃+H₂SO₄；
（4）c（OH^-）=0.01mol•L^-1，已知：Ca（OH）₂（_S）?Ca²⁺（aq）+2OH^-（aq）K_sp=10^-7，則c（Ca²⁺）=$\frac{1{0}^{-7}}{（1{0}^{-2}）^{2}}$=10^-3mol•L^-1，Ca₅（AsO₄）₃OH （s）?5Ca²⁺（aq）+OH^-（aq）+3AsO₄^3-（aq） K_sp=10^-40，溶液中c（AsO₄^3-）=$\root{3}{\frac{1{0}^{-40}}{（1{0}^{-3}）^{5}•1{0}^{-2}}}$=2.15×10^-8mol•L^-1；
故答案為：2.15×10^-8mol•L^-1；
（5）由圖2可知：As₂O₃在25℃、硫酸濃度約為7 mol•L^-1時(shí)的溶解度度（S）最小，故“結(jié)晶”過(guò)程應(yīng)調(diào)硫酸濃度約為7 mol•L^-1，冷卻至溫度為25℃；
故答案為：調(diào)硫酸濃度約為7 mol•L^-1，冷卻至溫度為25℃；
（6）提高砷的回收率，在工業(yè)生產(chǎn)中，最后一步所得濾液可循環(huán)使用；
故答案為：提高砷的回收率．

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、溶度積的計(jì)算等，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．