Question

【题目】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。

Ⅰ．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：①As2S3与过量的S2存在以下反应：As2S3(s)+3S2(aq)2 (aq)；

②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________；砷酸的第一步电离方程式为_______________________。

（2）“一级沉砷”中FeSO4的作用是_____________________；“二级沉砷”中H2O2与含砷物质反应的化学方程式为_______________________。

（3）沉淀X为___________(填化学式)。

Ⅱ．冶炼废渣中的砷元素主要以As2S3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3.0×106 g)。

步骤1：取10 g废渣样品，粉碎后与锌粉混合，加入H2SO4共热，生成AsH3气体。

步骤2：将AsH3气体通入AgNO3溶液中，生成银镜和As2O3。

步骤3：取1 g废渣样品，重复上述实验，未见银镜生成。

（4）AsH3的电子式为_______________。

（5）步骤2的离子方程式为___________________________。

（6）固体废弃物的排放标准中，砷元素不得高于4.0×105 g·kg1，请通过计算说明该排放的废渣中砷元素的含量_______(填“符合”、“不符合”)排放标准，原因是_________________________。

Answer 1

【答案】（1）+3 H3AsO4H++

（2）沉淀过量的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 因为该废渣砷含量最少为(3.0×106 g÷10 g)×1000 g/kg=3.0×104 g/kg，大于排放标准4.0×

105 g/kg

【解析】（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，砷元素化合价设为x，+1×3+x+(2)×3=0，x=+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：H3AsO4H++；

③“一级沉砷”中FeSO4的作用是除去过量的硫离子，As2S3(s)+3S2(aq)2使平衡逆向进行，提高沉砷效果；

④“二级沉砷”中H2O2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+H2O2H3AsO4+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AsH键，电子式为：；

②将AsH3气体通入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+3H2O12Ag↓+As2O3↓+12H+；

③As的最低检出限为3.0×106 g，取1 g废渣样品，重复上述实验，未见银镜生成，取10 g废渣样品最后生成银镜和As2O3。则10 g废渣含砷量最少为3.0×106 g，含砷量大于3.0×104 g/kg>4.0×105 g·kg1，不符合排放标准。