Question

【題目】砷為VA族元素，金屬冶煉過程產生的含砷有毒廢棄物需處理與檢測。

I.冶煉廢水中砷元素主要以亞砷酸(H3AsO3)形式存在，可用化學沉降法處理酸性高濃度含砷廢水，其工藝流程如圖：

已知：①As2S3與過量的S2－存在以下反應：As2S3(s)＋3S2－(aq)2AsS33－(aq)；

②亞砷酸鹽的溶解性大于相應砷酸鹽。

（1）亞砷酸中砷元素的化合價為____；砷酸的第一步電離方程式為______。

（2）“一級沉砷”中FeSO4的作用是_____；“二級沉砷”中H2O2與含砷物質反應的化學方程式為_______。

（3）沉淀X為____(填化學式)。

Ⅱ.冶煉廢渣中的砷元素主要以As2S3的形式存在，粉碎后與鋅粉混合，加入H2SO4共熱，生成AsH3氣體。將AsH3氣體通入AgNO3溶液中，生成銀鏡和As2O3。

（4）AsH3的電子式為______。

Answer 1

【答案】+3 H3AsO4H++H2AsO4- 除去過量的硫離子，As2S3+3S2-2AsS32-使平衡逆向進行，提高沉砷效果 H2AsO3+H2O2=H3AsO4+H2O CaSO4

【解析】

廢水中砷元素主要以亞砷酸(H3AsO3)形式存在，加入硫化鈉、硫酸亞鐵除去過量的硫離子，過濾得到As2S3和FeS，濾液中加入過氧化氫和氧化鈣，H2 O2與含砷物質發生氧化還原反應，氧化亞砷酸為砷酸，過濾得到砷酸鐵、砷酸鈣、氫氧化鐵、沉淀硫酸鈣等；

(1)根據化合物中化合價代數和為0計算；砷酸為弱酸，分步電離；

(2)As2 S3與過量的S2-反應，As2S3(s)+3S2-(aq)2AsS33-(aq)，根據化學平衡移動分析FeSO4的作用；由流程可知：“二級沉砷”中H2O2與H3AsO3反應生成H3AsO4；

(3)流程分析可知鈣離子結合硫酸根離子形成硫酸鈣沉淀；

(4)AsH3和氨氣分子結構相同為共價化合物，砷原子和三個氫原子形成三個As-H鍵。

(1)亞砷酸(H3AsO3)中氫元素+1價，氧元素-2價，化合物化合價代數和為0，則砷元素的化合價為+3價；第ⅤA族非金屬元素形成最高價含氧酸中磷、砷形成的含氧酸都是弱酸，水溶液中分步電離，電離方程式為：H3AsO4H++H2AsO4-；

(2)廢水中砷元素主要以亞砷酸(H3AsO3)形式存在，加入硫化鈉、硫酸亞鐵除去過量的硫離子，過濾得到As2S3和FeS，濾液中加入過氧化氫和氧化鈣，H2 O2與含砷物質發生氧化還原反應，氧化亞砷酸為砷酸，過濾得到砷酸鐵、砷酸鈣、氫氧化鐵、沉淀硫酸鈣等；

“一級沉砷”中FeSO4的作用是除去過量的硫離子，As2S3+3S2-2AsS32-使平衡逆向進行，提高沉砷效果，亞鐵離子與過量的S2-結合生成FeS沉淀，防止AS2O3與S2-結合生成AsS33-；“二級沉砷”中H2 O2與含砷物質發生氧化還原反應，氧化亞砷酸為砷酸，反應的化學方程式為：H2AsO3+H2O2=H3AsO4+H2O；

(3)流程分析可知，加入氧化鈣和水反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈣和砷酸反應生成砷酸鈣沉淀、和鐵離子反應生成氫氧化鐵沉淀，鈣離子結合硫酸根離子形成硫酸鈣沉淀，所以沉淀X為CaSO4；

(4)AsH3和氨氣分子結構相似，都屬于共價化合物，砷原子和三個氫原子形成三個As-H鍵，其電子式為。