Question

【题目】最新研究表明As2O3在医药领域有重要应用。某小组从工业废料中提取As2O3设计流程如下：

已知：H3AsO3为弱酸，热稳定性差。

（1）写出一条“碱浸”时提高浸取率的方法____；“碱浸”中H3AsO3转化成Na3AsO3的离子方程式为____。

（2）“氧化”时常在向混合液中通入O2时对体系加压，目的是____。

（3）“沉砷”过程中有如下反应：

① ＜0

② ＞0

沉砷率与温度关系如图。沉砷最佳温度为____，高于85℃时，沉砷率下降的原因是____。

（4）“还原”过程中获得H3 AsO3的化学反应方程式为____；“操作A”为：____、过滤；滤液Ⅱ的主要成分是____。

（5）若每步均完全反应，“氧化’’和“还原”时消耗相同条件下O2和SO2体积分别为xL、yL，则废水中n(H3AsO3)：n(H3AsO4)=____（写出含x、y的计算式）。

Answer 1

【答案】搅拌或多次浸取 H3AsO3+3OH-=AsO33-+3H2O 增大O2溶解度，加快反应速率 85℃ 高于85℃，随着温度升高，反应①中c(Ca2+)、c(OH)减小，温度对平衡移动的影响①大于②，使反应②中平衡逆向移动，Ca5(OH)(AsO4)3沉淀率下降 H3AsO4+H2O+SO2= H3AsO3+H2SO4 加热 H2SO4 2x：（y-2x）

【解析】

工业废料（H3AsO3、H3AsO4含废料）加入氢氧化钠溶液碱浸，与氢氧化钠反应生成Na3AsO3、Na3AsO4溶液，通入氧气氧化Na3AsO3溶液为Na3AsO4溶液，向溶液中加入石灰乳，得到为Ca5(OH)(AsO4)3沉淀，将Ca5(OH)(AsO4)3用硫酸酸化得到H3AsO4，通入二氧化硫与H3AsO4溶液混合：H3AsO4+H2O+SO2= H3AsO3+H2SO4，还原后加热溶液，H3AsO3分解为As2O3，据此分析解答。

（1）反应物接触时间越长，反应越充分，所以“碱浸”时可采用搅拌或多次浸取使其充分反应，提高原料浸取率；H3AsO4与氢氧化钠反应为酸碱中和反应，离子方程式为H3AsO3+3OH-=AsO33-+3H2O；
故答案为：搅拌或多次浸取；H3AsO3+3OH-=AsO33-+3H2O；

（2）“氧化”时向混合液中通入O2时对体系加压可以增大O2溶解度，加快反应速率。

故答案为：增大O2溶解度，加快反应速率；

（3）“沉砷”是将砷元素转化为Ca5(OH)(AsO4)3沉淀，发生的主要反应有：①Ca（OH）2（s）Ca2+（aq）+2OH-（aq）△H<0；②5Ca2++OH-+3AsO43- Ca5(OH)(AsO4)3 △H>0，高于85℃，随着温度升高，反应①中c(Ca2+)、c(OH)减小，温度对平衡移动的影响①大于②，使反应②中平衡逆向移动，Ca5(OH)(AsO4)3沉淀率下降；

故答案为：高于85℃，随着温度升高，反应①中c(Ca2+)、c(OH)减小，温度对平衡移动的影响①大于②，使反应②中平衡逆向移动，Ca5(OH)(AsO4)3沉淀率下降；
（4）“还原”过程中二氧化硫将H3AsO4还原为H3AsO3，自身被氧化生成硫酸，反应为：H3AsO4+H2O+SO2= H3AsO3+H2SO4；还原后加热溶液，H3AsO3分解为As2O3，所以“操作A”为：加热、过滤；由方程式可知，滤液Ⅱ的主要成分是H2SO4。
故答案为：H3AsO4+H2O+SO2= H3AsO3+H2SO4；加热；H2SO4；
（5）“氧化’’过程中Na3AsO3溶液氧化为Na3AsO4溶液，关系式为2H3AsO3~2Na3AsO3 ~O2；“还原”过程中二氧化硫将H3AsO4还原为H3AsO3，关系式为H3AsO4 ~SO2；

已知消耗相同条件下O2和SO2体积分别为xL、yL，体积比等于物质的量之比，即n(O2)：n(SO2)=x:y，由关系式可知，n(H3AsO3)=2n(O2)，则废水中原有的n(H3AsO4)=y-2x，

则废水中n(H3AsO3)：n(H3AsO4)==2x：（y-2x）。

故答案为：2x：（y-2x）。