Question

【題目】工廠中用稀硫酸浸泡某礦石后的溶液中，除了含有大量硫酸外，還含有少量NH4+、Fe3+、As3O43-、Cl-。為除去雜質(zhì)離子，部分操作流程如下：

請回答問題：

(1)用稀硫酸浸泡某礦石后的溶液中，硫酸的濃度為4.9g·L-1，則該溶液中的pH約為___________。

(2)NH4+在用稀硫酸浸泡某礦石后的溶液中以(NH4)2SO4和NH4Cl形式存在。現(xiàn)有一份(NH4)2SO4溶液，一份NH4Cl溶液，( NH4)2SO4溶液中c(NH4+)恰好是NH4Cl溶液中c(NH4+）的2倍，則c[(NH4)2SO4]_________ c(NH4Cl)（填：＜、=或＞）。

(3)隨著向廢液中投入生石灰(忽略溶液溫度的變化）溶液中__________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

(4)投入生石灰調(diào)節(jié)pH到2～3時，大量沉淀主要成分為CaSO4·2H2O[含有少量Fe(OH)3]。提純CaSO4·2H2O的主要操作步驟：向沉淀中加入過量_____________， 充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、_____________。

(5)25℃，H3AsO4電離常數(shù)為K1=5.6×10-3，K2=1.7×10-7，K3=4.0×10-12。當(dāng)溶液中pH調(diào)節(jié)到8～9時，沉淀主要成分為Ca3(AsO4)2。

①pH調(diào)節(jié)到8左右Ca3(AsO4)2才開始沉淀的原因是________________________________。

②Na3AsO4第一步水解的平衡常數(shù)數(shù)值為：___________________________。

③已知：AsO43-+2I-+2H+=AsO33-+I2+H2O，SO2+I2+2H2O=SO42-+2I-+4H+。上述兩個反應(yīng)中還原性最強(qiáng)的微粒是________________________。

Answer 1

【答案】 1 ＜ 減小 稀硫酸 晾干或干燥 H3AsO4是弱酸，當(dāng)溶液中pH調(diào)節(jié)到8左右，c(AsO43－)增大，Ca3(AsO4)2開始沉淀 2.5×10－3 SO2

【解析】（1）考查pH的計算，假設(shè)溶液為1L，硫酸的質(zhì)量為4.9g，其物質(zhì)的量為4.9/98mol=0.05mol，c(H＋)=0.05×2/1mol·L－1=0.1mol·L－1，因此pH=1；（2）本題考查影響鹽類水解的因素，如果c[(NH4)2SO4]=c(NH4Cl)，則(NH4)2SO4溶液中c(NH4＋)較大，因c(NH4＋)越大，NH4＋水解程度越小，則(NH4)2SO4中c(NH4＋)小于NH4Cl溶液中c(NH4＋)的2倍，想等于2倍，c(NH4Cl)較大，即本題填寫“<”；（3）本題考查影響鹽類水解的因素，廢液中加入生石灰，發(fā)生CaO＋H2O=Ca(OH)2，c(OH－)增大，c(NH3·H2O)減小，則此比值減小；（4）本題考查物質(zhì)的提純，提純CaSO4·2H2O，可加入稀硫酸溶解Fe(OH)3，且防止CaSO4·2H2O的溶解，過濾、洗滌、干燥；（5）本題考查溶度積的計算，①H3AsO4是弱酸，電離出的AsO43－較少，因此酸性條件下不易生成Ca3(AsO4)2沉淀，當(dāng)溶液顯堿性，AsO43－的濃度增大，Ca3(AsO4)2開始轉(zhuǎn)化成沉淀，因此有H3AsO4是弱酸，當(dāng)溶液中pH調(diào)節(jié)到8左右， c(AsO43－)增大，Ca3(AsO4)2開始沉淀；②第一步水解：AsO43－＋H2OHAsO42－＋OH－，水解平衡常數(shù)為K=c(OH－)×c(HAsO42－)/c(AsO43－)=c(OH－)×c(HAsO42－)×c(H＋)[/c(AsO43－)×c(H＋)]=Kw/K3=10－14/4.0×10－12=2.5×10－3；③根據(jù)還原劑的還原性強(qiáng)于還原產(chǎn)物的還原性，得出還原性SO2>I－>AsO33－，還原性最強(qiáng)的是SO2。