Question

以硫鐵礦為原料生產硫酸所得的酸性廢水中砷元素（五價）含量極高，以硫鐵礦為原料生產硫酸所得的酸性廢水中砷元素（五價）含量極高，該廢水中H₂SO₄的含量為19.6g?L^-1，砷的含量為1.6g?L^-1，為控制砷的排放，采用化學沉降法處理含砷廢水，在處理含砷廢水時采用分段式，先向廢水中投入生石灰調節pH到2，使CaSO₄發生沉降，在投入生石灰將pH調節到8左右使五價砷以Ca₃（AsO₄）₂形式沉降，已知：

難溶物	Ksp
Ca3（AsO4）2	6.8×10-19
CaSO4	9.0×10-6

回答下列問題：
（1）當pH=2，溶液中c（Ca²⁺）約為

 

mol?L^-1（溶液體積變化略去不計）
（2）廢酸中五價砷的含量很高，Ca₃（AsO₄）₂的K_sp又遠小于CaSO₄的K_sp，當溶液調節到pH=2時，c³（Ca²⁺）?c2(AsO43-)＜6.8×10-19的原因為

 

（定性說明即可）

Answer 1

考點：難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質

專題：電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）依據廢水中H₂SO₄的含量換算成物質的量濃度，即可得c（SO₄^2-），再根據Ksp（CaSO₄）求出c（Ca²⁺）；
（2）H₃AsO₄是弱酸，當溶液酸性較強時砷元素主要以H₃AsO₄形式存在，c（AsO₄^3-）極小，無法達到沉淀要求．

解答： 解：（1）已知廢水中H₂SO₄的含量為19.6g?L^-1，令廢水體積為1L，則n（H₂SO₄）=

19.6g

98g?moL-1

=0.2mol/L，所以c（SO₄^2-）=c（H₂SO₄）=0.2mol/L，再根據Ksp（CaSO₄）求出c（Ca²⁺）=

Ksp(CaSO4)

c(SO42-)

=

9.0×10-6

0.2

=4.5×10^-5mol/L；故答案為：4.5×10^-5mol/L；
（2）當溶液調節到pH=2時，溶液酸性較強，而H₃AsO₄是弱酸，故溶液酸性較強時砷元素主要以H₃AsO₄形式存在，c（AsO₄^3-）極小，因此無法達到沉淀要求；
故答案為：H₃AsO₄是弱酸，當溶液酸性較強時砷元素主要以H₃AsO₄形式存在，c（AsO₄^3-）極小，無法達到沉淀要求．

點評：本題考查了溶液濃度的換算，沉淀溶解平衡的溶度積常數應用，題目難度中等．