Question

14．砷为VA族元素，金属冶炼过程产生的含砷有毒废弃物需处理与检测．
（l）冶炼废水中砷元素主要以亚砷酸（H₃AsO₃）形式存在，可用化学沉降法处理酸性高浓度含砷废水，其工艺流程如下：

已知：I．As₂ S₃与过量的S^2一存在以下反应：As₂S₃+3S^2-?2AsS${\;}_{3}^{3-}$
II．亚砷酸盐的溶解性大于相应砷酸盐
①亚砷酸中砷元素的化合价为+3．
②砷酸的电离方程式为H₃AsO₄?H⁺+H₂AsO₄^-．
③“一级沉砷”中FeSO₄的作用是除去过量的硫离子，As₂S₃+3S^2-?2AsS₃^2-使平衡逆向进行，提高沉砷效果．
④“二级沉砷”中H₂ O₂与含砷物质反应的化学方程式为H₃AsO₃+H₂O₂=H₃AsO₄+H₂O．
⑤沉淀X为CaSO₄（填化学式）．
（2）冶炼废渣中的砷元素主要以As₂0₃的形式存在，可用古氏试砷法半定量检测（As的最低检出限为3.0x 10 ^-6g）．
步骤1：取10g废渣样品，粉碎后与锌粉混合，加人H₂ SO₄共热，生成AsH₃气体．
步骤2：将AsH₃气体通人AgNO₃溶液中，生成银镜和As₂ O₃．
步骤3：取1g废渣样品，重复上述实验，未见银镜生成．
①AsH₃的电子式为．
②步骤2的离子方程式为12Ag⁺+2AsH₃+3H₂O=12Ag↓+As₂O₃+12H⁺．
③固体废弃物的排放标准中，砷元素不得高于4.0×10^一5g•kg^一1，请通过计算说明该废渣是否符合排放标准该废渣中砷元素含量超过3.0×10^-4g/kg，不符合排放标准．

Answer 1

分析 （1）①亚砷酸（H₃AsO₃）中，氧元素化合价为-2价，氢元素化合价为+1价，结合元素化合价代数和为0计算砷元素的化合价；
②依据同周期变化规律可知，砷酸为弱酸，分步电离；
③“一级沉砷”中FeSO₄的作用是除去过量的硫离子提高沉砷效果；
④“二级沉砷”中H₂ O₂与含砷物质发生氧化还原反应，氧化亚砷酸为砷酸；
⑤流程分析可知钙离子结合硫酸根离子形成硫酸钙沉淀；
（2）①AsH₃和氨气分子结构相同为共价化合物，砷原子和三个氢原子形成三个As-H键；
②将AsH₃气体通人AgNO₃溶液中，生成银镜和As₂O₃，结合电荷守恒、原子守恒配平书写离子方程式；
③As的最低检出限为3.0x 10 ^-6g，取1g废渣样品，重复上述实验，未见银镜生成，取10g废渣样品最后生成银镜和As₂ O₃．则10g废渣含砷量最少为3.0x 10 ^-6g，据此分析；

解答 解：（1）①亚砷酸（H₃AsO₃）中，氧元素化合价为-2价，氢元素化合价为+1价，砷元素化合价设为x，+1×3+x+（-2）×3=0，x=+3，
故答案为：+3；
②第ⅤA族非金属元素形成最高价含氧酸中磷、砷形成的含氧酸都是弱酸，水溶液中分步电离，电离方程式为：H₃AsO₄?H⁺+H₂AsO₄^-，
故答案为：H₃AsO₄?H⁺+H₂AsO₄^-；
③“一级沉砷”中FeSO₄的作用是除去过量的硫离子，As₂S₃+3S^2-?2AsS₃^2-使平衡逆向进行，提高沉砷效果，
故答案为：除去过量的硫离子，As₂S₃+3S^2-?2AsS₃^2-使平衡逆向进行，提高沉砷效果；
④“二级沉砷”中H₂ O₂与含砷物质发生氧化还原反应，氧化亚砷酸为砷酸；，反应的化学方程式为：H₃AsO₃+H₂O₂=H₃AsO₄+H₂O，
故答案为：H₃AsO₃+H₂O₂=H₃AsO₄+H₂O；
⑤流程分析可知，加入氧化钙和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙和砷酸反应生成砷酸钙沉淀、和铁离子反应生成氢氧化铁沉淀，钙离子结合硫酸根离子形成硫酸钙沉淀，所以沉淀X为CaSO₄，
故答案为：CaSO₄；
（2）①AsH₃和氨气分子结构相同为共价化合物，砷原子和三个氢原子形成三个As-H键，电子式为：，
故答案为：；
②将AsH₃气体通人AgNO₃溶液中，生成银镜和As₂O₃，结合电荷守恒、原子守恒配平书写离子方程式为：12Ag⁺+2AsH₃+3H₂O=12Ag↓+As₂O₃+12H⁺，
故答案为：12Ag⁺+2AsH₃+3H₂O=12Ag↓+As₂O₃+12H⁺；
③As的最低检出限为3.0x 10 ^-6g，取1g废渣样品，重复上述实验，未见银镜生成，取10g废渣样品最后生成银镜和As₂ O₃．则10g废渣含砷量最少为3.0x 10 ^-6g，含砷量大于3.0×10^-4g/kg＞4.0×10^一5g•kg^-1，不符合排放标准，
故答案为：该废渣中砷元素含量超过3.0×10^-4g/kg，不符合排放标准；

点评 本题考查了废水处理方法和构成、物质性质分析、氧化还原反应实质理解、离子方程式书写等知识点，题目难度中等．