Question

【題目】飲用水中含有砷會(huì)導(dǎo)致砷中毒，金屬冶煉過程產(chǎn)生的含砷有毒廢棄物需處理與檢測(cè)。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，其工藝流程如下：

已知：①As2S3與過量的S2-存在反應(yīng)：As2S3(s)+3S2-(aq)2(aq)；

②亞砷酸鹽的溶解性大于相應(yīng)砷酸鹽。

(1)砷在元素周期表中的位置為_______；AsH3的電子式為______；

(2)下列說法正確的是_________；

a.酸性：H2SO4>H3PO4>H3AsO4

b.原子半徑：S>P>As

c.第一電離能：S<P<As

(3)沉淀X為__________(填化學(xué)式)；

(4)“一級(jí)沉砷”中FeSO4的作用是________。

(5)“二級(jí)沉砷”中H2O2與含砷物質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________；

(6)關(guān)于地下水中砷的來源有多種假設(shè)，其中一種認(rèn)為富含砷的黃鐵礦(FeS2)被氧化為Fe(OH)3，同時(shí)生成，導(dǎo)致砷脫離礦體進(jìn)入地下水。FeS2被O2氧化的離子方程式為______________。

Answer 1

【答案】第四周期第VA族 a CaSO4 沉淀過量的S2-，使As2S3(s)+3S2-(aq)2(aq)平衡逆向移動(dòng)，使一級(jí)沉砷更完全 H3AsO3+H2O2= H3AsO4+H2O 4FeS2+15O2+14H2O=4Fe(OH)3+8+16H+

【解析】

廢水中砷元素主要以亞砷酸(H3AsO3)形式存在，加入硫化鈉生成As2S3沉淀，為防止As2S3與硫離子反應(yīng)再次溶解，所以再加入硫酸亞鐵除去過量的硫離子，過濾得到As2S3和FeS，濾液中加入過氧化氫將亞砷酸氧化成砷酸，亞鐵離子氧化成鐵離子，再加入CaO沉淀砷酸根、鐵離子、硫酸根，得到Ca2(AsO4)2、FeAsO4、Fe(OH)3、CaSO4沉淀和低濃度含砷廢水。

(1)As元素為33號(hào)元素，與N元素同主族，位于第四周期第VA族；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，電子式為：；

(2)a．同周期主族元素自左而右非金屬性增強(qiáng)，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物酸性增強(qiáng)，同主族自上而下非金屬性減弱，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物酸性減弱，酸性：H2SO4＞H3PO4＞H3AsO4，故a正確；

b．同周期主族元素自左而右原子半徑減小，同主族自上而下原子半徑依次增大，原子半徑：As＞P＞S，故b錯(cuò)誤；

c．同主族元素自上而下第一電離能減小，P和S同周期，但是P原子3p能級(jí)為半滿狀態(tài)，更穩(wěn)定，第一電離能更大，所以第一電離能P>S>As，故c錯(cuò)誤；

綜上所述選a；

(3)根據(jù)分析可知沉淀為微溶物CaSO4；

(4)As2S3與過量的S2-存在反應(yīng)：As2S3(s)+3S2-(aq)2(aq)，所以需要加入FeSO4除去過量的硫離子，使平衡逆向移動(dòng)，一級(jí)沉砷更完全；

(5)含砷物質(zhì)物質(zhì)為H3AsO3，加入過氧化氫可以將其氧化成H3AsO4，根據(jù)電子守恒和元素守恒可得化學(xué)方程式為H3AsO3+H2O2= H3AsO4+H2O；

(6)根據(jù)題意可知FeS2被O2氧化生成Fe(OH)3、，根據(jù)元素守恒可知反應(yīng)物應(yīng)該還有H2O，FeS2整體化合價(jià)升高15價(jià)，一個(gè)O2降低4價(jià)，所以二者的系數(shù)比為4:15，再根據(jù)元素守恒可得離子方程式為4FeS2+15O2+14H2O=4Fe(OH)3+8+16H+。