Question

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S^2-存在以下反应：As₂S₃(s)+3S^2-(aq) 2AsS₃^3-(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3.0×10^-6g)。

步骤1：取10g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1g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4.0×10^-5g·kg^-1，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

+3 H3AsO4H++H2AsO4- 沉淀过量的S2-,使As2O3(a)+3S2-(aq)2AsS32-(aq) 平衡左移，提高沉砷效果。 H3AsO3+H2O2=H3AsO4+H2O CaSO4 12Ag++2AsH3+3H2O=12Ag+As2O3+12H+ 不符合 因为该废渣砷含量最少为(3.0×10-6g÷10g)×1000g/kg=3.0×10-4g/kg，大于排放标准4.0×10-5g/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，故答案为：+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：H3AsO4⇌H++H2AsO4-，故答案为：H3AsO4⇌H++H2AsO4-；

③“一级沉砷”中FeSO4的作用是除去过量的硫离子，As2S3+3S2-⇌2AsS32-使平衡逆向进行，提高沉砷效果，故答案为：除去过量的硫离子，As2S3+3S2-⇌2AsS32-使平衡逆向进行，提高沉砷效果；

④“二级沉砷”中H2 O2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+H2O2=H3AsO4+H2O，故答案为：H3AsO3+H2O2=H3AsO4+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As-H键，电子式为：，故答案为：；

②将AsH3气体通人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+3H2O=12Ag↓+As2O3+12H+，故答案为：12Ag++2AsH3+3H2O=12Ag↓+As2O3+12H+；

③As的最低检出限为3.0x 10 -6g，取1g废渣样品，重复上述实验，未见银镜生成，取10g废渣样品最后生成银镜和As2 O3．则10g废渣含砷量最少为3.0x 10 -6g，含砷量大于3.0×10-4g/kg＞4.0×10一5g•kg-1，不符合排放标准，故答案为：不符合；因为该废渣砷含量最少为(3.0×10-6g÷10g)×1000g/kg=3.0×10-4g/kg，大于排放标准4.0×10-5g/kg。