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NH、Fe3＋、AsO、Cl－。為除去雜質離子，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4.9 g·L－1，則該溶液中的pH約為_____________________________。

(2)NH在用稀硫酸浸泡某礦石后的溶液中以(NH4)2SO4和NH4Cl形式存在。現有一份(NH4)2SO4溶液，一份NH4Cl溶液，(NH4)2SO4溶液中c(NH)恰好是NH4Cl溶液中c(NH)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)投入生石灰調節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________，充分反應后，過濾、洗滌、__________________________。

(5)25 ℃，H3AsO4電離常數為K1＝5.6×10－3，K2＝1.7×10－7，K3＝4.0×10－12。當溶液中pH調節到8～9時，沉淀主要成分為Ca3(AsO4)2。

①pH調節到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數值為___________________。

③已知：AsO＋2I－＋2H＋===AsO＋I2＋H2O，SO2＋I2＋2H2O===SO＋2I－＋4H＋。上述兩個反應中還原性最強的微粒是__________。

Answer 1

【答案】(1)1

(2)＜

(3)減小

(4)稀硫酸 晾干或干燥

(5)①H3AsO4是弱酸，當溶液中pH調節到8左右，c(AsO)增大，Ca3(AsO4)2開始沉淀

②2.5×10－3

③SO2

【解析】硫酸廢液中含有大量硫酸外，還含有少量NH、Fe3＋、AsO、Cl－，加入生石灰，調節pH 2～3，大量沉淀主要成分為CaSO4·2H2O[含有少量Fe(OH)3]，濾液加入生石灰調節pH 8～9，生成Ca3(AsO4)2沉淀，濾液主要含有(NH4)2SO4和NH4Cl。

(1)硫酸的濃度為4.9g·L－1，c(H2SO4)＝＝0.0 5mol/L，c(H＋)＝0. 1mol/L，pH＝－lg0.1＝1。

(2)如c[(NH4)2SO4]＝c(NH4Cl)，則(NH4)2SO4溶液中c(NH)較大，因c(NH)越大，NH水解程度越小，則(NH4)2SO4溶液中c(NH)小于NH4Cl溶液中c(NH)的2倍，如等于2倍，則c(NH4Cl)應較大。

(3)隨著向廢液中投入生石灰，c(OH－)增大，c(NH3·H2O)減小，則溶液中減小。

(4)提純CaSO4·2H2O，可加入稀硫酸溶解Fe(OH)3，且防止CaSO4·2H2O的溶解，過濾后洗滌、干燥。

(5)①H3AsO4是弱酸電離出來的AsO較少，所以酸性條件下不易形成Ca3(AsO4)2沉淀，當溶液中pH調節到8左右時AsO濃度增大，Ca3(AsO4)2開始沉淀。②Na3AsO4的第一步水解的離子方程式為AsO＋H2OHAsO＋OH－，該步水解的平衡常數Kh＝＝＝＝＝2.5×10－3。

③已知：AsO＋2I－＋2H＋===AsO＋I2＋H2O，SO2＋I2＋2H2O===SO＋2I－＋4H＋。還原劑還原性大于還原產物的還原性，則還原性SO2＞I－＞AsO，兩個反應中還原性最強的微粒是SO2。