Question

9．对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施之一．

（1）硫酸厂的酸性废水中砷（As）元素（主要以H₃AsO₃形式存在）含量极高，为控制砷的排放，某工厂采用化学沉淀法处理含砷废水．请回答以下问题：
①已知砷是氮的同族元素，比氮原子多2个电子层，砷在元素周期表的位置为第四周期第ⅤA族AsH₃的稳定性比NH₃的稳定性弱（填“强”或“弱”）
②工业上采用硫化法（通常用硫化钠）去除废水中的砷，生成物为难溶性的三硫化二砷，该反应的离子方程式为2H₃AsO₃+3S^2-+6H⁺=As₂S₃+6H₂O
（2）电镀厂的废水中含有的CN^-有剧毒，需要处理加以排放．
①已知HCN为一元弱酸，则NaCN溶液的pH＞7（填“＞”“=”或“＜”）
②处理含CN^-废水的方法之一是在微生物的作用下，CN^-被氧气氧化成HCO₃^-，同时生成NH₃，该反应的离子方程式4H₂O+2CN^-+O₂=2HCO₃^-+2NH₃
（3）电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图所示（图中“HA”表示乳酸分子，A^-表示乳酸根离子）①阳极的电机反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑
②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理是阳极OH^-放电，c（H⁺）增大，H⁺从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，A^-通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H⁺+A^-═HA，乳酸浓度增大
③电解过程中，采取一定的措施可控制阳极室的pH约为6-8，此时进入浓缩室的OH^-可忽略不计．400mL.10g．L^-1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为145g．L^-1（溶液体积变化忽略不计）阴极上产生的H₂在标准状况下的体积约为6.72（乳酸的摩尔质量为90g．mol^-1）

Answer 1

分析 （1）①根据电子层数=周期数，最外层电子数=族序数来回答；同主族，氰化物的稳定性从上到下逐渐减弱；
②根据信息：硫化钠可以和废水中的砷反应，生成难溶性的三硫化二砷来书写方程式；
（2）①根据弱酸强碱盐水解导致溶液显示碱性来回答；
②根据信息：CN^-废水的方法之一是在微生物的作用下，CN^-被氧气氧化成HCO₃^-，同时生成NH₃来书写方程式；
（3）①根据电解池的工作原理：阳极上是阴离子氢氧根离子发生失电子的氧化反应来判断；
②根据电解池的工作原理：在电解池的阳极上是OH^-放电，并且H⁺从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；
③根据电极反应式结合原子守恒来计算即可．

解答 解：（1）①As电子层数=周期数=4，最外层电子数=族序数=5，所以As位于第四周期，第ⅤA族，同主族，氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱，所以AsH₃的稳定性比NH₃的稳定性弱，故答案为：第四周期，第ⅤA族；弱；
②根据信息：硫化钠可以和废水中的砷反应，生成难溶性的三硫化二砷，据此得到反应的离子方程式为：2H₃AsO₃+3S^2-+6H⁺=As₂S₃+6H₂O，
故答案为：2H₃AsO₃+3S^2-+6H⁺=As₂S₃+6H₂O；
（2）①已知HCN为一元弱酸，则NaCN溶液是强碱弱酸盐，溶液的pH大于7，故答案为：＞；
②在微生物的作用下，CN^-被氧气氧化成HCO₃^-，同时生成NH₃的方程式为：4H₂O+2CN^-+O₂=2HCO₃^-+2NH₃，故答案为：4H₂O+2CN^-+O₂=2HCO₃^-+2NH₃；
（3）①阳极上是阴离子氢氧根离子发生失电子的氧化反应，电极反应式为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
②在电解池的阳极上是OH^-放电，所以c（H⁺）增大，并且H⁺从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；根据电解原理，电解池中的阴离子移向阳极，即A^-通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，这样：H⁺+A^-═HA，乳酸浓度增大，
故答案为：阳极OH^-放电，c（H⁺）增大，H⁺从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，A^-通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H⁺+A^-═HA，乳酸浓度增大；
③在阳极上发生电极反应：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，阴极上发生电极反应：2H⁺+2e^-=H₂↑，根据电极反应方程式，则有：HA～H⁺～$\frac{1}{2}$H₂，根据差值法，乳酸的浓度变化量是$\frac{145g/L-10g/L}{90g/mol}$=1.5mol/L，即生成HA的物质的量是1.5mol/L×0.4L=0.6mol，所以产生氢气是0.3mol即0.3mol×22.4L/mol=6.72L，故答案为：6.72．

点评 本题涉及元素在周期表中的分布、电解池和原电池的工作原理以及应用的考查，注意知识的迁移和应用是解题的关键，难度中等．