Question

某硫酸工厂的废水中含有较多的H⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、SO₄^2-、AsO₄^3-、HAsO₄^2-、 H₂AsO₄^-等需要处理的杂质离子，其中一种处理流程如图所示

已知：K_sp[Cu(OH)₂]=2.2×10^-20，K_sp[Fe(OH)₂]=8.6×10^-16；H₃AsO₄为弱酸。

（1）沉淀A的主要成分的化学式是__________________。

（2）常温下pH=7的溶液中Cu²⁺的物质的量浓度为_______，此时Fe²⁺是否沉淀完全_______（填“是”或“否”)。

（3）若氧化过程中生成了某种胶体，用离子方程式解释氧化过程中溶液pH降低的原因__________。

（4）最后一次调节pH时pH过低或过高砷的去除率都会明显降低，pH过低时可能的原因是________（从平衡角度解释)；pH过高时可能的原因是_________________（从沉淀转化的角度解释）。

（5）硫化法是另一种处理含砷废水的方法，涉及的反应有

Na₂S+H₂SO₄Na₂SO₄+H₂S    ①

2H₃AsO₃+3H₂SAs₂S₃↓+6H₂O    ②

As₂S₃+H₂SO₄(浓) As₂O₃↓+4S↓+H₂O    ③

在反应①和③中，硫酸表现出的性质依次是_______、_______。

Answer

CaSO4 2.2×10-6mol/L 否 4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3(胶体)+8H+ H+会抑制H3AsO4的电离，溶液中AsO43-浓度较小，不易与Fe3+形成沉淀 FeAsO4会转化为Fe(OH)3沉淀，AsO43-又进入水中（答案合理即可） 酸性 （强）氧化性

【解析】根据Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，Ksp[Fe(OH)2]=8.6×10-16；可知，铜离子完全沉淀时的c(OH-)===×10-8，pH约为7；亚铁离子完全沉淀时的c(OH-)===×10-6，pH在8~9；H3AsO4为弱酸。某硫酸工厂的废水中含有较多的H+、Cu2+、Fe2+、SO42-、AsO43-、HAsO42-、 H2AsO4-等需要处理的杂质离子，在废水中加入石灰乳，并调节pH=3，根据上述计算，只有硫酸钙可能形成沉淀，加入氢氧化钠调节pH=7，能够使铜离子沉淀，通入空气将亚铁离子氧化，生成铁离子，加入氢氧化钠调节pH=5~7，形成FeAsO4。

(1)根据上述分析，沉淀A的主要成分为硫酸钙，故答案为：CaSO4；

(2)常温下pH=7的溶液中Cu2+的物质的量浓度为==2.2×10-6 mol/L，此时c(Fe2+)===8.6×10-2 mol/L，Fe2+没有沉淀完全，故答案为：2.2×10-6mol/L；否；

(3)若氧化过程中生成了某种胶体，可能的原因是4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3(胶体)+8H+，溶液pH降低，故答案为：4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3(胶体)+8H+；

(4)最后一次调节pH时，pH过低或过高砷的去除率都会明显降低，pH过低时，H+会抑制H3AsO4的电离，溶液中AsO43-浓度较小，不易与Fe3+形成沉淀；pH过高时，FeAsO4会转化为Fe(OH)3沉淀，AsO43-又进入水中，故答案为：H+会抑制H3AsO4的电离，溶液中AsO43-浓度较小，不易与Fe3+形成沉淀；FeAsO4会转化为Fe(OH)3沉淀，AsO43-又进入水中；

(5)反应①Na2S+H2SO4Na2SO4+H2S为非氧化还原反应，体现了硫酸的酸性；反应③As2S3+H2SO4(浓) As2O3↓+4S↓+H2O中硫酸中S元素的化合价降低，被含有，体现了硫酸的氧化性，故答案为：酸性；氧化性。