Question

7．砷為VA族元素，金屬冶煉過(guò)程產(chǎn)生的含砷有毒廢棄物需處理與檢測(cè)．
（l）冶煉廢水中砷元素主要以亞砷酸（H₃ AsO₃）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：
I．As₂ S₃與過(guò)量的S₂一存在以下反應(yīng)：As₂S₃+3S^2-?2AsS₃^3-
II．亞砷酸鹽的溶解性大于相應(yīng)砷酸鹽
①亞砷酸中砷元素的化合價(jià)為+3．
②砷酸的電離方程式為H₃AsO₄?H⁺+H₂AsO₄^-．
③“一級(jí)沉砷”中FeSO₄的作用是除去過(guò)量的硫離子，As₂S₃+3S^2-?2AsS₃^2-使平衡逆向進(jìn)行，提高沉砷效果．
④“二級(jí)沉砷”中H₂O₂與含砷物質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式為H₂AsO₃+H₂O₂=H₃AsO₄+H₂O
⑤沉淀X為CaSO₄（填化學(xué)式）．
（2）冶煉廢渣中的砷元素主要以As₂ S₃的形式存在，可用古氏試砷法半定量檢測(cè)（As的最低檢出限量為3.0×10^-6g）．
步驟1：取10g廢渣樣品，粉碎后與鋅粉混合，加人H₂SO₄共熱，生成AsH₃氣體．
步驟2：將AsH₃氣體通人AgNO₃溶液中，生成銀鏡和As₂ O₃
步驟3：取1g廢渣樣品，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，未見(jiàn)銀鏡生成．
①AsH₃的電子式為
②步驟2的離子方程式為12Ag⁺+2AsH₃+3H₂O=12Ag↓+As₂O₃+12H⁺
③固體廢棄物的排放標(biāo)準(zhǔn)中，砷元素不得高于4.0×10^-5g•kg^-1，請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明該廢渣是否符合排放標(biāo)準(zhǔn)．

Answer 1

分析 （1）①亞砷酸（H₃AsO₃）中，氧元素化合價(jià)為-2價(jià)，氫元素化合價(jià)為+1價(jià)，結(jié)合元素化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算砷元素的化合價(jià)；
②依據(jù)同周期變化規(guī)律可知，砷酸為弱酸，分步電離；
③“一級(jí)沉砷”中FeSO₄的作用是除去過(guò)量的硫離子提高沉砷效果；
④“二級(jí)沉砷”中H₂ O₂與含砷物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氧化亞砷酸為砷酸；
⑤流程分析可知鈣離子結(jié)合硫酸根離子形成硫酸鈣沉淀；
（2）①AsH₃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；
②將AsH₃氣體通人AgNO₃溶液中，生成銀鏡和As₂O₃，結(jié)合電荷守恒、原子守恒配平書(shū)寫(xiě)離子方程式；
③As的最低檢出限為3.0x 10 ^-6g，取1g廢渣樣品，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，未見(jiàn)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(jù)此分析；

解答 解：（1）①亞砷酸（H₃AsO₃）中，氧元素化合價(jià)為-2價(jià)，氫元素化合價(jià)為+1價(jià)，砷元素化合價(jià)設(shè)為x，+1×3+x+（-2）×3=0，x=+3，
故答案為：+3；
②第ⅤA族非金屬元素形成最高價(jià)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(jí)沉砷”中FeSO₄的作用是除去過(guò)量的硫離子，As₂S₃+3S^2-?2AsS₃^2-使平衡逆向進(jìn)行，提高沉砷效果，
故答案為：除去過(guò)量的硫離子，As₂S₃+3S^2-?2AsS₃^2-使平衡逆向進(jìn)行，提高沉砷效果；
④“二級(jí)沉砷”中H₂ O₂與含砷物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氧化亞砷酸為砷酸；，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：H₂AsO₃+H₂O₂=H₃AsO₄+H₂O，
故答案為：H₂AsO₃+H₂O₂=H₃AsO₄+H₂O；
⑤流程分析可知，加入氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣，氫氧化鈣和砷酸反應(yīng)生成砷酸鈣沉淀、和鐵離子反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀，鈣離子結(jié)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(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：，
故答案為：；
②將AsH₃氣體通人AgNO₃溶液中，生成銀鏡和As₂O₃，結(jié)合電荷守恒、原子守恒配平書(shū)寫(xiě)離子方程式為：12Ag⁺+2AsH₃+3H₂O=12Ag↓+As₂O₃+12H⁺，
故答案為：12Ag⁺+2AsH₃+3H₂O=12Ag↓+As₂O₃+12H⁺；
③As的最低檢出限為3.0x 10 ^-6g，取1g廢渣樣品，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，未見(jiàn)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，含砷量大于3.0×10^-4g/kg＞4.0×10^一5g•kg^-1，不符合排放標(biāo)準(zhǔn)，
答：該廢渣中砷元素含量超過(guò)3.0×10^-4g/kg，不符合排放標(biāo)準(zhǔn)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了廢水處理方法和構(gòu)成、物質(zhì)性質(zhì)分析、氧化還原反應(yīng)實(shí)質(zhì)理解、離子方程式書(shū)寫(xiě)等知識(shí)點(diǎn)，題目難度中等．