Question

【題目】利用高濃度含砷廢水(主要成分為H3AsO3)制取As2O3的工藝流程如下圖所示。

已知：As2S3(s)+3S2-(aq)2AsS33-(aq)

(1)H3AsO3中As元素的化合價為______；H3AsO3的第一步電離方程式為：________。

(2)步驟I加入FeSO4的作用是______________________。

(3)步驟Ⅱ發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________。步驟III“氧化脫硫”過程中被氧化的元素是___________(填元素符號)。

(4)步驟IV發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________________。

(5)利用反應(yīng)AsO43-+2I-+2H+AsO33-+I2+H2O設(shè)計成原電池，起始時在甲、乙兩池中分別加入圖示藥品并連接裝置(a、b均為石墨電極)。

①起始時，b電極的電極反應(yīng)式為__________________。

②一段時間后電流計指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。欲使指針偏轉(zhuǎn)方向與起始時相反，可采取的措施是______________________________(舉一例)。

Answer 1

【答案】+3 H3AsO3H++H2AsO3- 沉淀過量的S2-，使As2S3(s)+3S2-(aq)2AsS33-(aq)平衡左移，提高沉砷效率 As2S3+6NaOH=Na3AsO3+Na3AsS3+3H2O S、As 2AsO43-+2SO2+2H+=As2O3+2SO42-+H2O AsO43-+2e-+2H+=AsO33-+ H2O 向乙中加入Na3AsO3固體或加入堿

【解析】

(1)根據(jù)化合物中元素化合價的代數(shù)和等于0判斷；H3AsO3是三元弱酸，根據(jù)多元弱酸分步電離書寫電離方程式；

(2)根據(jù)示意圖可知步驟I加入FeSO4的作用是使過量的S2-變?yōu)槌恋恚?/span>

(3)步驟Ⅱ中NaOH與As2S3反應(yīng)產(chǎn)生Na3AsO3、Na3AsS3及水，根據(jù)原子守恒、電子守恒可得反應(yīng)方程式；根據(jù)被氧化的元素反應(yīng)后化合價會升高分析；

(4) SO2將Na3AsO4還原為As2O3，SO2被氧化為H2SO4，然后根據(jù)電子守恒、原子守恒可得反應(yīng)的方程式；

(5)①根據(jù)反應(yīng)AsO43-+2I-+2H+AsO33-+I2+H2O可知，若設(shè)計原電池，I-失去電子，作負(fù)極，AsO43-在正極上發(fā)生還原反應(yīng)分析；

②若再構(gòu)成原電池，電極相反，則在左邊發(fā)生還原反應(yīng)，在右邊發(fā)生氧化反應(yīng)。

(1) H3AsO3中H元素化合價為+1價，O元素化合價為-2價，根據(jù)化合物中各種元素化合價的代數(shù)和等于0，可知As元素的化合價為+3價；H3AsO3的第一步電離方程式為：H3AsO3H++H2AsO3-；

(2)步驟I加入FeSO4的作用是使過量的S2-變?yōu)槌恋恚?/span>Fe2++S2-=FeS↓,由于c(S2-)降低，使As2S3(s)+3S2-(aq)2AsS33-(aq)平衡逆向移動，從而可提高沉砷效率；

(3)步驟Ⅱ中NaOH與As2S3反應(yīng)產(chǎn)生Na3AsO3、Na3AsS3及水，根據(jù)原子守恒、電子守恒可得反應(yīng)方程式：As2S3+6NaOH=Na3AsO3+Na3AsS3+3H2O；

(4)由反應(yīng)前后物質(zhì)中所含元素化合價分析可知：S元素化合價由反應(yīng)前Na3AsS3的-2價變?yōu)榉磻?yīng)后S單質(zhì)的0價，化合價升高，失去電子，被氧化；As元素的化合價由反應(yīng)前Na3AsO3、Na3AsS3的+3價變?yōu)榉磻?yīng)后Na3AsO4的+5價，化合價升高，失去電子，被氧化，故被氧化的元素有S、As；

(4)步驟IV中SO2具有還原性，將Na3AsO4還原為As2O3，SO2被氧化為H2SO4，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2AsO43-+2SO2+2H+=As2O3+2SO42-+H2O；

(5)①根據(jù)方程式可知：I-在負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極式為：2I--2e-=I2，在正極上AsO43-獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：AsO43-+2e-+2H+=AsO33-+ H2O；

②一段時間后電流計指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。欲使指針偏轉(zhuǎn)方向與起始時相反，則左邊發(fā)生還原反應(yīng)右邊發(fā)生氧化反應(yīng)，可采取的措施是向乙中加入Na3AsO3固體或加入堿消耗I2，反應(yīng)就可以發(fā)生。