Question

【題目】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，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數(shù)(平衡時某物種的濃度占各物種濃度之和的分數(shù))與pH的關系分別如題20圖- 1和題20圖- 2所示。

①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，當溶液由無色變?yōu)闇\紅色時停止滴加。該過程中主要反應的離子方程式為__________________。

②H3AsO4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時帶負電荷,pH越高,表面所帶負電荷越多;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(吸附達平衡時單位質量吸附劑X吸附砷的質量)如題20圖-3所示。

①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______________。

②在pH4~7之間,吸附劑X對水中三價砷的去除能力遠比五價砷的弱,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_________________________________。

Answer 1

【答案】 堿性溶液吸收了空氣中的CO2 OH- + H3AsO3H2AsO3- + H2O 2.2 在pH7~9之間,隨pH升高H2AsO4-轉變?yōu)镠AsO42-,吸附劑X表面所帶負電荷增多,靜電斥力增加 在pH4~7之間,吸附劑X表面帶正電,五價砷主要以H2AsO4-和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表面產生的靜電引力小 加入氧化劑,將三價砷轉化為五價砷

【解析】（1）NaOH在空氣中易與CO2反應生成NaCO3，吸附劑X中含有，其原因是堿性溶液吸收了空氣中的CO2 ；（2）①從題20圖-1可知pH由小變大時， H3AsO3濃度減小，H2AsO3-濃度增大，當溶液由無色變?yōu)闇\紅色時，主要反應的離子方程式為OH- + H3AsO3H2AsO3- + H2O ；②H3AsO4第一步電離方程式H3AsO4H2AsO4-+H+的電離常數(shù)為Ka1，Ka1= ，由題20圖-2讀出：， = ， =10-2.2mol/L，Ka1= =10-2.2mol/L，p Ka1 = -lg Ka1 =-lg10-2.2=2.2；（3）①在pH7~9之間，隨pH升高H2AsO4-轉變?yōu)镠AsO42-，吸附劑X表面所帶負電荷增多，,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。②在pH4~7之間,吸附劑X表面帶正電，五價砷主要以H2AsO4-和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，將三價砷轉化為五價砷。