Question

【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，可獲得一種砷的高效吸附劑X，吸附劑X中含有CO32﹣ ， 其原因是 ．
（2）H3AsO3和H3AsO4水溶液中含砷的各物種的分布分數（平衡時某物種的濃度占各物種濃度之和的分數）與pH的關系分別如圖﹣1和圖﹣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，當溶液由無色變為淺紅色時停止滴加．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】
（1）堿性溶液吸收了空氣中的CO2
（2）OH﹣+H3AsO3=H2AsO3﹣+H2O；2.2
（3）在pH7～9之間，隨pH升高H2AsO4﹣轉變為HAsO42﹣ ， 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】解:（1）空氣中的CO2屬于酸性氧化物，能溶于強堿溶液，NaOH是堿，能吸收空氣中的二氧化碳而生成碳酸根離子，所以其原因是堿性溶液吸收了空氣中的CO2 ， 所以答案是：堿性溶液吸收了空氣中的CO2；（2）①根據圖知，堿性條件下H3AsO3的濃度減小、H2AsO3﹣濃度增大，說明堿和H3AsO3生成H2AsO3﹣ ， 該反應為酸堿的中和反應，同時還生成水，離子方程式為OH﹣+H3AsO3=H2AsO3﹣+H2O，
所以答案是：OH﹣+H3AsO3=H2AsO3﹣+H2O；
②Ka1= ，pH=2.2時c（H+）=10﹣2.2 mol/L，c（H3AsO3）=c（H2AsO3﹣），p Ka1=﹣lg Ka1=﹣lg =2.2，
所以答案是：2.2；（3）①吸附劑X表面所帶負電荷增多，靜電斥力越大，在pH7～9之間，隨pH升高H2AsO4﹣轉變為HAsO42﹣ ， 吸附劑X表面所帶負電荷增多，靜電斥力增加，導致在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，
所以答案是：在pH7～9之間，隨pH升高H2AsO4﹣轉變為HAsO42﹣ ， 吸附劑X表面所帶負電荷增多，靜電斥力增加；
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，pH＜7.1時帶正電荷，pH越低，表面所帶正電荷越多，所以靜電引力較大；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，所以在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；
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，如果能將三價砷轉化為五價砷，能有效的去除三價砷，所以采取的措施是加入氧化劑，將三價砷轉化為五價砷，
所以答案是：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．
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解弱電解質在水溶液中的電離平衡的相關知識，掌握當弱電解質分子離解成離子的速率等于結合成分子的速率時，弱電解質的電離就處于電離平衡狀態；電離平衡是化學平衡的一種，同樣具有化學平衡的特征．條件改變時平衡移動的規律符合勒沙特列原理．