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某硫酸工厂的酸性废水中砷(As)元素含量极高,为控制砷的排放,采用化学沉降法处理含砷废水,相关数据如下表.请回答以下问题:表1.几种盐的Ksp难溶物KspCa3(AsO4)
题目详情
某硫酸工厂的酸性废水中砷(As)元素含量极高,为控制砷的排放,采用化学沉降法处理含砷废水,相关数据如下表.请回答以下问题:
表1.几种盐的Ksp
表2.工厂污染物排放浓度及允许排放标准
(1)该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c(H2SO4)=______mol•L-1.
(2)若酸性废水中Fe3+的浓度为1.0×10-4mol•L-1,c(AsO43-)=______mol•L-1.
(3)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(H3AsO3弱酸)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷(H3AsO4弱酸),MnO2被还原为Mn2+,反应的离子方程式为______.
(4)在处理含砷废水时采用分段式,先向废水中投入生石灰调节pH到2,再投入生石灰将pH调节到8左右使五价砷以Ca3(AsO4)2形式沉降.
①将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生,沉淀主要成分的化学式为______;
②Ca3(AsO4)2在pH调节到8左右才开始沉淀,原因为______.
③砷酸(H3AsO4)分步电离的平衡常数(25℃)为:K1=5.6×10-3K2=1.7×10-7K3=4.0×10-12,
第三步电离的平衡常数的表达式为K3=
.Na3AsO4的第一步水解的离子方程式为:AsO43-+H2O⇌HAsO42-+OH-,该步水解的平衡常数(25℃)为:______(保留两位有效数字).
表1.几种盐的Ksp
难溶物 | Ksp |
Ca3(AsO4)2 | 6.8×10-19 |
CaSO4 | 9.1×10-6 |
FeAsO4 | 5.7×10-21 |
污染物 | H2SO4 | As |
废水浓度 | 29.4g/L | 1.6g•L-1 |
排放标准 | pH 6~9 | 0.5mg•L-1 |
(2)若酸性废水中Fe3+的浓度为1.0×10-4mol•L-1,c(AsO43-)=______mol•L-1.
(3)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(H3AsO3弱酸)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷(H3AsO4弱酸),MnO2被还原为Mn2+,反应的离子方程式为______.
(4)在处理含砷废水时采用分段式,先向废水中投入生石灰调节pH到2,再投入生石灰将pH调节到8左右使五价砷以Ca3(AsO4)2形式沉降.
①将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生,沉淀主要成分的化学式为______;
②Ca3(AsO4)2在pH调节到8左右才开始沉淀,原因为______.
③砷酸(H3AsO4)分步电离的平衡常数(25℃)为:K1=5.6×10-3K2=1.7×10-7K3=4.0×10-12,
第三步电离的平衡常数的表达式为K3=
c(AsO43−)•c(H+) |
c(HAsO42−) |
c(AsO43−)•c(H+) |
c(HAsO42−) |
▼优质解答
答案和解析
(1)图表中硫酸浓度为29.4g/L,换算物质的量浓度=
=0.3mol•L-1,故答案为:0.3;
(2)若混合溶液中Al3+、Fe3+的浓度均为1.0×10-4mol•L-1,依据Ksp大小可以得到,Ksp(FeAsO4 )小,反应过程中Fe3+先析出沉淀;依据Ksp(FeAsO4 )=c(Fe3+)c(AsO43-)=5.7×10-21;Fe3+的浓度均为1.0×10-4mol•L-1,则 c(AsO43-)=
=5.7×10-17mol/L,故答案为:5.7×10-17;
(3)三价砷(H3AsO3弱酸)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷(H3AsO4弱酸),则该反应的离子方程式为:2H++MnO2+H3AsO3=H3AsO4+Mn2++H2O;
故答案为:2H++MnO2+H3AsO3=H3AsO4+Mn2++H2O;
(4)①硫酸钙难溶于酸,所以酸性条件下能析出,因此pH调节到2时废水中有大量沉淀产生,沉淀主要成分的化学式为CaSO4,故答案为:CaSO4;
②H3AsO4是弱酸电离出来的AsO43-较少,所以酸性条件下不易形成Ca3(AsO4)2沉淀,当溶液中pH调节到8左右时AsO43-浓度增大,Ca3(AsO4)2开始沉淀,
故答案为:H3AsO4是弱酸,当溶液中pH调节到8左右时AsO43-浓度增大,Ca3(AsO4)2开始沉淀;
③H3AsO4的第三步电离式为HAsO42-⇌H++AsO43-,所以第三步电离的平衡常数的表达式为K3=
;Na3AsO4的第一步水解的离子方程式为:AsO43-+H2O⇌HAsO42-+OH-,该步水解的平衡常数Kh=
=
=
=
=2.5×10-3;
故答案为:2.5×10-3.
| ||
1L |
(2)若混合溶液中Al3+、Fe3+的浓度均为1.0×10-4mol•L-1,依据Ksp大小可以得到,Ksp(FeAsO4 )小,反应过程中Fe3+先析出沉淀;依据Ksp(FeAsO4 )=c(Fe3+)c(AsO43-)=5.7×10-21;Fe3+的浓度均为1.0×10-4mol•L-1,则 c(AsO43-)=
Ksp(FeAsO4) |
c(Fe3+) |
(3)三价砷(H3AsO3弱酸)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷(H3AsO4弱酸),则该反应的离子方程式为:2H++MnO2+H3AsO3=H3AsO4+Mn2++H2O;
故答案为:2H++MnO2+H3AsO3=H3AsO4+Mn2++H2O;
(4)①硫酸钙难溶于酸,所以酸性条件下能析出,因此pH调节到2时废水中有大量沉淀产生,沉淀主要成分的化学式为CaSO4,故答案为:CaSO4;
②H3AsO4是弱酸电离出来的AsO43-较少,所以酸性条件下不易形成Ca3(AsO4)2沉淀,当溶液中pH调节到8左右时AsO43-浓度增大,Ca3(AsO4)2开始沉淀,
故答案为:H3AsO4是弱酸,当溶液中pH调节到8左右时AsO43-浓度增大,Ca3(AsO4)2开始沉淀;
③H3AsO4的第三步电离式为HAsO42-⇌H++AsO43-,所以第三步电离的平衡常数的表达式为K3=
c(AsO43−)•c(H+) |
c(HAsO42−) |
c(HAsO42−)•c(OH−) |
c(AsO43−) |
c(HAsO42−)•c(OH−)•c(H+) |
c(AsO43−)•c(H+) |
Kw |
K3 |
10−14 |
4.0×10−12 |
故答案为:2.5×10-3.
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