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使用次数:180
更新时间:2022-09-02
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1.

炼锌工厂产生的含砷酸性污水需做无害化处理后排放,一种提取砷并将其资源化的工艺流程如下:

回答下列问题:

(1)“ 沉淀 时,需控制溶液中 HS - 的浓度不能过高,原因为 _______

(2)“ 转化 时, As 2 S 3 CuSO 4 溶液中转化为 HAsO 2 ,该反应的化学方程式为 _______

(3) 已知 K sp (PbS)=1×10 -26 K sp (PbSO 4 )=1×10 -8 溶解 步骤中滤渣为 _______ ( 填化学式 )

(4)“ 溶解 时,发生反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为 _______ ,实验测得 Na 3 AsO 4 溶液呈碱性,其原因为 _______( 用离子方程式表示 )

(5) 该流程制得 99g As 2 O 3 ,则 还原 时消耗标准状况下 SO 2 的体积为 _______

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题型:综合题
知识点:离子反应
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【答案】

(1)HS - 的浓度过高,会与酸性废水中的 H + 反应产生有毒的 H 2 S 气体逸出

(2)As 2 S 3 +3CuSO 4 + 4H 2 O=2HAsO 2 +3CuS↓+3H 2 SO 4

(3)CuS PbS

(4)     1 2     AsO + H 2 O HAsO +OH -

(5)22.4 L

【分析】含砷酸性污水加入硫氢化钠,将砷、铅转化为沉淀,沉淀加入硫酸铜溶液,将 As 2 S 3 在转化为 HAsO 2 和硫化铜,加入氢氧化钠、氧气将 HAsO 2 转化为 Na 3 AsO 4 溶液,加入二氧化硫、硫酸还原将五价砷转化为三价砷,蒸发结晶得到产品。

1

污水为含砷酸性污水,含有氢离子, 沉淀 时,需控制溶液中 HS - 的浓度不能过高,原因为 HS - 的浓度过高,会与酸性废水中的 H + 反应产生有毒的 H 2 S 气体逸出,导致产生污染且原料利用率降低;

2

转化 时, As 2 S 3 CuSO 4 溶液中转化为 HAsO 2 ,则释放出硫离子与铜离子生成硫化铜沉淀,该反应的化学方程式为 As 2 S 3 +3CuSO 4 + 4H 2 O=2HAsO 2 +3CuS↓+3H 2 SO 4

3

转化过程中得到 CuS PbS 沉淀;已知 K sp (PbS)=1×10 -26 K sp (PbSO 4 )=1×10 -8 ,可知硫化铅更难溶,且溶解后得到滤渣和 Na 3 AsO 4 溶液;故 溶解 步骤中滤渣为未溶解的 CuS PbS

4

溶解 时,氧气中氧元素化合价降低为氧化剂, HAsO 2 中砷元素化合价升高得到 Na 3 AsO 4 为还原剂,根据电子守恒可知,发生反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为 1 2 ;实验测得 Na 3 AsO 4 溶液呈碱性,其原因为砷酸根离子水解生成氢氧根离子 AsO + H 2 O HAsO +OH -

5

Na 3 AsO 4 生成 As 2 O 3 ,砷元素化合价降低,转移电子情况为 As 2 O 3 ~4e - SO 2 变为硫酸根化合价升高,转移电子情况为 SO 2 ~2e - ;根据电子守恒可知 As 2 O 3 ~4e - ~2SO 2 ,则 还原 时消耗标准状况下 SO 2 的体积为 22.4 L

=
考点梳理:
根据可圈可点权威老师分析,试题“ ”主要考查你对 离子反应 等考点的理解。关于这些考点的“资料梳理”如下:
◎ 离子反应的定义
定义:

凡是有离子参加或离子生成的反应都是离子反应。
离子反应包括:复分解反应、氧化还原反应、络合反应、双水解反应
◎ 离子反应的知识扩展
凡是有离子参加或离子生成的反应都是离子反应
包括:复分解反应、氧化还原反应、络合反应

◎ 离子反应的知识拓展
常见阳离子的检验方法:
离子 检验试剂 实验步骤 实验现象 离子方程式 
K+ 焰色反应 ①铂丝在火焰上灼烧至原火焰色②蘸取溶液,放在火焰上灼烧,观察火焰颜色。 浅紫色(通过蓝色钴玻璃片观察钾离子焰色) ——
Na+ 焰色反应 火焰分别呈黄色
NH4+ NaOH溶液(浓) 向未知溶液中加入NaOH浓溶液并加热 生成有刺激性气味、使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体 NH4++OH-=NH3↑+H2O
Al3+ 加NaOH溶液 向未知溶液中加入NaOH溶液 加入适量NaOH溶液后生成白色沉淀,该沉淀溶于过量NaOH溶液中

Al3++3OH-=Al(OH)3

Cu2+ 浓氨水 向未知溶液中加入浓氨水 加入适量浓氨水后生成蓝色沉淀,该沉淀溶于过量浓氨水中,溶液呈深蓝色

Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓   Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O

Ag+ ①稀盐酸或可溶性盐酸盐②稀HNO3③氨水 向未知溶液中加入稀盐酸再加入稀HNO3向过滤出的沉淀中加氨水 生成白色沉淀,不溶于稀HNO3,但溶于氨水,生成[Ag(NH3)2]+ Ag++Cl-=AgCl↓
Ba2+ 稀H2SO4或可溶性酸盐溶液 向未知溶液中加入稀H2SO4再加入稀HNO3 产生白色沉淀,且沉淀不溶于稀HNO3 Ba2++SO42-=BaSO4
Fe3+ KSCN溶液 向未知溶液中加入KSCN溶液或加NaOH溶液或加苯酚 变为血红色溶液 Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3
加NaOH溶液 产生红褐色沉淀 Fe3++3OH-=Fe(OH)3
加苯酚 溶液显紫色 Fe3++6C6H6OH→[Fe(C6H5O)]3-+6H+
Fe2+ ①加NaOH溶液 向未知溶液中加入NaOH溶液并露置在空气中 开始时生成白色Fe(OH)2沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色Fe(OH)3沉淀。 Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓  4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
②KMnO4 (H+)溶液 向未知溶液中加入KMnO4(H+)溶液 KMnO4(H+)紫色褪去 MnO4-+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O
③K3[Fe(CN)6] 向未知溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液 出现蓝色Fe3[Fe(CN)6]2沉淀 3Fe2++2[Fe(CN)6]-=Fe3[Fe(CN)6]2
④KSCN溶液,新制的氯水 加入KSCN溶液,新制的氯水 加入KSCN溶液不显红色,加入少量新制的氯水后,立即显红色。 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3

常见阴离子的检验方法:
离子 检验试剂 实验步骤 实验现象 离子方程式
CO32- ①BaCl2溶液、稀盐酸 向未知溶液中加入BaCl2溶液再向沉淀中加入稀盐酸 加入BaCl2溶液后生成白色沉淀,沉淀溶于稀盐酸,并放出无色无味气体 Ba2++CO32-=BaCO3↓ BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O
②稀盐酸、Ca(OH)2溶液 加入稀盐酸后放出的气体通入使澄清的Ca(OH)2溶液 加入稀盐酸后放出无色无味气体,通入澄清的Ca(OH)2溶液变浑浊 CO32-+2H+=H2O+CO2↑     Ca2++2OH-+CO2=CaCO3↓+H2O
SO42- BaCl2溶液、稀硝酸或稀盐酸 向未知溶液中加入BaCl2溶液再向沉淀中加入稀盐酸 生成不溶于稀硝酸或稀盐酸的白色沉淀 Ba2++SO42-=BaSO4
SO32- ①BaCl2溶液、稀盐酸 向未知溶液中加入BaCl2溶液再向沉淀中加入稀盐酸 加入BaCl2溶液后生成白色沉淀,沉淀溶于稀盐酸,并放出刺激性气味的气体 SO32-+2H+=H2O+SO2
②稀盐酸、品红溶液 加入稀盐酸后放出的气体通入品红溶液 加入稀盐酸后放出的气体使品红溶液褪色 SO32-+2H+=H2O+SO2
Cl- AgNO3溶液、稀硝酸或稀盐酸 向未知溶液中加入AgNO3溶液,再向沉淀中加入稀盐酸 生成不溶于稀硝酸或稀盐酸的白色沉淀 Ag++Cl-=AgCl↓
Br- AgNO3溶液、稀硝酸或稀盐酸 生成不溶于稀硝酸或稀盐酸的浅黄色沉淀 Ag++Br-=AgBr↓
I- AgNO3溶液、稀硝酸或稀盐酸 向未知溶液中加入AgNO3溶液,再向沉淀中加入稀盐酸 生成不溶于稀硝酸的黄色沉淀 Ag++I-=AgI↓
②新制氯水,淀粉溶液 向未知溶液中加入新制氯水,再加入淀粉溶液 滴入新制Cl2,振荡后再滴入淀粉溶液,变蓝 Ag++I-=AgI↓ 2I-+Cl2=I2+2Cl-    I2遇淀粉变蓝
注意: 1.若SO42-与Cl-同时检验,需注意检验顺序。应先用Ba(NO3)2溶液将SO42-检出,并滤去BaSO4,然后再用AgNO3检验Cl-
              2.检验SO32-的试剂中,只能用盐酸,不能用稀硝酸。因为稀硝酸能把SO32-氧化成SO42-。 
              3.若Ag+和Ba2+同时检验,也需注意检验顺序,应先用盐酸将Ag+检验出并滤去沉淀,然后再用稀硫酸检验Ba2+
◎ 离子反应的考试要求
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