Question

9．對(duì)工業(yè)廢水和生活污水進(jìn)行處理是防止水體污染、改善水質(zhì)的主要措施之一．

（1）硫酸廠的酸性廢水中砷（As）元素（主要以H₃AsO₃形式存在）含量極高，為控制砷的排放，某工廠采用化學(xué)沉淀法處理含砷廢水．請(qǐng)回答以下問(wèn)題：
①已知砷是氮的同族元素，比氮原子多2個(gè)電子層，砷在元素周期表的位置為第四周期第ⅤA族AsH₃的穩(wěn)定性比NH₃的穩(wěn)定性弱（填“強(qiáng)”或“弱”）
②工業(yè)上采用硫化法（通常用硫化鈉）去除廢水中的砷，生成物為難溶性的三硫化二砷，該反應(yīng)的離子方程式為2H₃AsO₃+3S^2-+6H⁺=As₂S₃+6H₂O
（2）電鍍廠的廢水中含有的CN^-有劇毒，需要處理加以排放．
①已知HCN為一元弱酸，則NaCN溶液的pH＞7（填“＞”“=”或“＜”）
②處理含CN^-廢水的方法之一是在微生物的作用下，CN^-被氧氣氧化成HCO₃^-，同時(shí)生成NH₃，該反應(yīng)的離子方程式4H₂O+2CN^-+O₂=2HCO₃^-+2NH₃
（3）電滲析法處理廚房垃圾發(fā)酵液，同時(shí)得到乳酸的原理如圖所示（圖中“HA”表示乳酸分子，A^-表示乳酸根離子）①陽(yáng)極的電機(jī)反應(yīng)式為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑
②簡(jiǎn)述濃縮室中得到濃乳酸的原理是陽(yáng)極OH^-放電，c（H⁺）增大，H⁺從陽(yáng)極通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入濃縮室，A^-通過(guò)陰離子交換膜從陰極進(jìn)入濃縮室，H⁺+A^-═HA，乳酸濃度增大
③電解過(guò)程中，采取一定的措施可控制陽(yáng)極室的pH約為6-8，此時(shí)進(jìn)入濃縮室的OH^-可忽略不計(jì)．400mL.10g．L^-1乳酸溶液通電一段時(shí)間后，濃度上升為145g．L^-1（溶液體積變化忽略不計(jì)）陰極上產(chǎn)生的H₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積約為6.72（乳酸的摩爾質(zhì)量為90g．mol^-1）

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)電子層數(shù)=周期數(shù)，最外層電子數(shù)=族序數(shù)來(lái)回答；同主族，氰化物的穩(wěn)定性從上到下逐漸減弱；
②根據(jù)信息：硫化鈉可以和廢水中的砷反應(yīng)，生成難溶性的三硫化二砷來(lái)書寫方程式；
（2）①根據(jù)弱酸強(qiáng)堿鹽水解導(dǎo)致溶液顯示堿性來(lái)回答；
②根據(jù)信息：CN^-廢水的方法之一是在微生物的作用下，CN^-被氧氣氧化成HCO₃^-，同時(shí)生成NH₃來(lái)書寫方程式；
（3）①根據(jù)電解池的工作原理：陽(yáng)極上是陰離子氫氧根離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)來(lái)判斷；
②根據(jù)電解池的工作原理：在電解池的陽(yáng)極上是OH^-放電，并且H⁺從陽(yáng)極通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入濃縮室；
③根據(jù)電極反應(yīng)式結(jié)合原子守恒來(lái)計(jì)算即可．

解答 解：（1）①As電子層數(shù)=周期數(shù)=4，最外層電子數(shù)=族序數(shù)=5，所以As位于第四周期，第ⅤA族，同主族，氫化物的穩(wěn)定性從上到下逐漸減弱，所以AsH₃的穩(wěn)定性比NH₃的穩(wěn)定性弱，故答案為：第四周期，第ⅤA族；弱；
②根據(jù)信息：硫化鈉可以和廢水中的砷反應(yīng)，生成難溶性的三硫化二砷，據(jù)此得到反應(yīng)的離子方程式為：2H₃AsO₃+3S^2-+6H⁺=As₂S₃+6H₂O，
故答案為：2H₃AsO₃+3S^2-+6H⁺=As₂S₃+6H₂O；
（2）①已知HCN為一元弱酸，則NaCN溶液是強(qiáng)堿弱酸鹽，溶液的pH大于7，故答案為：＞；
②在微生物的作用下，CN^-被氧氣氧化成HCO₃^-，同時(shí)生成NH₃的方程式為：4H₂O+2CN^-+O₂=2HCO₃^-+2NH₃，故答案為：4H₂O+2CN^-+O₂=2HCO₃^-+2NH₃；
（3）①陽(yáng)極上是陰離子氫氧根離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
②在電解池的陽(yáng)極上是OH^-放電，所以c（H⁺）增大，并且H⁺從陽(yáng)極通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入濃縮室；根據(jù)電解原理，電解池中的陰離子移向陽(yáng)極，即A^-通過(guò)陰離子交換膜從陰極進(jìn)入濃縮室，這樣：H⁺+A^-═HA，乳酸濃度增大，
故答案為：陽(yáng)極OH^-放電，c（H⁺）增大，H⁺從陽(yáng)極通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入濃縮室，A^-通過(guò)陰離子交換膜從陰極進(jìn)入濃縮室，H⁺+A^-═HA，乳酸濃度增大；
③在陽(yáng)極上發(fā)生電極反應(yīng)：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，陰極上發(fā)生電極反應(yīng)：2H⁺+2e^-=H₂↑，根據(jù)電極反應(yīng)方程式，則有：HA～H⁺～$\frac{1}{2}$H₂，根據(jù)差值法，乳酸的濃度變化量是$\frac{145g/L-10g/L}{90g/mol}$=1.5mol/L，即生成HA的物質(zhì)的量是1.5mol/L×0.4L=0.6mol，所以產(chǎn)生氫氣是0.3mol即0.3mol×22.4L/mol=6.72L，故答案為：6.72．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及元素在周期表中的分布、電解池和原電池的工作原理以及應(yīng)用的考查，注意知識(shí)的遷移和應(yīng)用是解題的關(guān)鍵，難度中等．