Question

【題目】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)。

Ⅰ．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(guò)量的S2存在以下反應(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）亞砷酸中砷元素的化合價(jià)為_(kāi)_______；砷酸的第一步電離方程式為_(kāi)______________________。

（2）“一級(jí)沉砷”中FeSO4的作用是_____________________；“二級(jí)沉砷”中H2O2與含砷物質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)______________________。

（3）沉淀X為_(kāi)__________(填化學(xué)式)。

Ⅱ．冶煉廢渣中的砷元素主要以As2S3的形式存在，可用古氏試砷法半定量檢測(cè)(As的最低檢出限為3.0×106 g)。

步驟1：取10 g廢渣樣品，粉碎后與鋅粉混合，加入H2SO4共熱，生成AsH3氣體。

步驟2：將AsH3氣體通入AgNO3溶液中，生成銀鏡和As2O3。

步驟3：取1 g廢渣樣品，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，未見(jiàn)銀鏡生成。

（4）AsH3的電子式為_(kāi)______________。

（5）步驟2的離子方程式為_(kāi)__________________________。

（6）固體廢棄物的排放標(biāo)準(zhǔn)中，砷元素不得高于4.0×105 g·kg1，請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明該排放的廢渣中砷元素的含量_______(填“符合”、“不符合”)排放標(biāo)準(zhǔn)，原因是_________________________。

Answer 1

【答案】（1）+3 H3AsO4H++

（2）沉淀過(guò)量的S2，使As2S3(s)+3S2(aq)2 (aq)平衡左移，提高沉砷效果H3AsO3+H2O2H3AsO4+H2O

（3）CaSO4

（4）

（5）12Ag++2AsH3+3H2O12Ag↓+As2O3↓+12H+

（6）不符合 因?yàn)樵搹U渣砷含量最少為(3.0×106 g÷10 g)×1000 g/kg=3.0×104 g/kg，大于排放標(biāo)準(zhǔn)4.0×

105 g/kg

【解析】（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)，砷元素化合價(jià)設(shè)為x，+1×3+x+(2)×3=0，x=+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：H3AsO4H++；

③“一級(jí)沉砷”中FeSO4的作用是除去過(guò)量的硫離子，As2S3(s)+3S2(aq)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)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：H3AsO3+H2O2H3AsO4+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)AsH鍵，電子式為：；

②將AsH3氣體通入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+3H2O12Ag↓+As2O3↓+12H+；

③As的最低檢出限為3.0×106 g，取1 g廢渣樣品，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，未見(jiàn)銀鏡生成，取10 g廢渣樣品最后生成銀鏡和As2O3。則10 g廢渣含砷量最少為3.0×106 g，含砷量大于3.0×104 g/kg>4.0×105 g·kg1，不符合排放標(biāo)準(zhǔn)。