【題目】(14分)砷(As)是一些工廠和礦山廢水中的污染元素,使用吸附劑是去除水中砷的有效措 施之一。

(1)將硫酸錳、硝酸釔與氫氧化鈉溶液按一定比例混合,攪拌使其充分反應(yīng),可獲得一種砷的高效吸附劑X,吸附劑X中含有 ,其原因是___________________________________。

(2)H3AsO3和H3AsO4水溶液中含砷的各物種的分布分?jǐn)?shù)(平衡時某物種的濃度占各物種 濃度之和的分?jǐn)?shù))與pH的關(guān)系分別如題20圖- 1和題20圖- 2所示。

以酚酞為指示劑(變色范圍pH 8.0 ~ 10.0),將NaOH溶液逐滴加入到H3AsO3溶液中,當(dāng)溶液由無色變?yōu)闇\紅色時停止滴加。該過程中主要反應(yīng)的離子方程式為_____________________。

H3AsO4第一步電離方程式H3AsO4H2AsO4-+H+的電離常數(shù)為Ka1,則pKa1=_________(p Ka1 = -lg Ka1 )。

(3)溶液的pH對吸附劑X表面所帶電荷有影響。pH =7. 1時, 吸附劑X表面不帶電荷; pH > 7.1時帶負(fù)電荷,pH越高,表面所帶負(fù)電荷越多;pH<7.1時帶正電荷,pH越低,表面所帶正電荷越多。pH不同時吸附劑X對三價砷和五價砷的平衡吸附量(吸附達(dá)平衡時單位質(zhì)量吸附劑X吸附砷的質(zhì)量)如題20圖-3所示。學(xué)科&網(wǎng)

在pH7~9之間,吸附劑X對五價砷的平衡吸附量隨pH升高而迅速下降,其原因是____________________

在pH4~7之間,吸附劑X對水中三價砷的去除能力遠(yuǎn)比五價砷的弱,這是因為___________。 提高吸附劑X對三價砷去除效果可采取的措施是____________________________________

【答案

(1)堿性溶液吸收了空氣中CO2

(2)OH- + H3AsO3H2AsO3- + H2O 2.2

(3)pH7~9之間,pH升高H2AsO4-轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>HAsO42-,吸附劑X表面所帶負(fù)電荷增多,靜電斥力增加

pH4~7之間,吸附劑X表面帶正電,五價砷主要以H2AsO4-HAsO42-陰離子存在,靜電引力較大;而三價砷主要以H3AsO3分子存在,與吸附劑X表面產(chǎn)生的靜電引力小

加入氧化劑,將三價砷轉(zhuǎn)化為五價砷

【解析】

(1)NaOH在空氣中易與CO2反應(yīng)生成NaCO3,吸附劑X中含有,其原因是堿性溶液吸收了空氣中CO2 ;(2從題20-1可知pH由小變大時, H3AsO3濃度減小,H2AsO3-濃度增大,當(dāng)溶液由無色變?yōu)闇\紅色時主要反應(yīng)的離子方程式為OH- + H3AsO3H2AsO3- + H2O ;H3AsO4第一步電離方程式H3AsO4H2AsO4-+H+的電離常數(shù)為Ka1,Ka1= ,由題20-2讀出:,=,=10-2.2mol/L,Ka1==10-2.2mol/Lp Ka1 = -lg Ka1 =-lg10-2.2=2.2;(3pH7~9之間,pH升高H2AsO4-轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>HAsO42-,吸附劑X表面所帶負(fù)電荷增多,靜電斥力增加,吸附劑X對五價砷的平衡吸附量隨pH升高而迅速下降pH4~7之間,吸附劑X表面帶正電,五價砷主要以H2AsO4-HAsO42-陰離子存在,靜電引力較大而三價砷主要以H3AsO3分子存在,與吸附劑X表面產(chǎn)生的靜電引力小。提高吸附劑X對三價砷去除效果可采取的措施是加入氧化劑,將三價砷轉(zhuǎn)化為五價砷。

【命題意圖】本題化學(xué)反應(yīng)原理中電解質(zhì)的電離、中和反應(yīng)過程中各粒子的分布圖,電解質(zhì)溶液中粒子間的相互作用為載體,考查學(xué)生對電離平衡、電離平衡常數(shù)的計算,引導(dǎo)學(xué)生從更深層次去認(rèn)識電解質(zhì)溶液,(3經(jīng)過分析提出問題:pH4~7之間,吸附劑X對水中三價砷的去除能力遠(yuǎn)比五價砷的弱,要學(xué)生去分析問題,找出原因;最后提出問題的解決方案,考查學(xué)生分析問題,解決問題的能力。與往年20題考查電解電極反應(yīng)式書寫、氧化還原反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移計算、平衡中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率提高措施及有關(guān)特定條件下方程式書寫等內(nèi)容相比,更注重考查學(xué)生的知識的應(yīng)用遷移能力,考察了應(yīng)用所學(xué)知識進(jìn)行必要的分析、類推、解決一些具體的化學(xué)問題的能力和創(chuàng)新思維。

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.SO2的除去

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NaOH溶液Na2SO3溶液

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CaO(s)+ H2O (l) Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH(aq)

從平衡移動的角度,簡述過程NaOH再生的原理____________________________________。

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(5)已知25,NH3·H2O的Kb=1.8×105,H2SO3的Ka1=1.3×102,Ka2=6.2×108。若氨水的濃度為2.0 mol·L1,溶液中的c(OH)=_________________ mol·L1。將SO2通入該氨水中,當(dāng)c(OH)降至1.0×107 mol·L1時,溶液中的c()/c()=___________________。

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