Question

【題目】對工業廢水和生活污水進行處理是防止水體污染、改善水質的主要措施之一。硫酸廠的酸性廢水中砷(As)元素(主要以H3AsO3形式存在)含量極高，為控制砷的排放，某工廠采用化學沉淀法處理含砷廢水。請回答以下問題：

（1）若酸性廢水中Fe3+的濃度為1.0×10-4 mol·L-1，則c(AsO43-)不超過 ____mol·L-1。

（2）工廠排放出的酸性廢水中的三價砷(弱酸H3AsO3)不易沉降，可投入MnO2先將其氧化成五價砷 (弱酸H3AsO4)，此時MnO2被還原為Mn2+，該反應的離子方程式為_________________。

（3）砷酸(H3AsO4)分步電離的平衡常數(25 ℃)為Ka1=5.6×10-3，Ka2=1.7×10-7，Ka3=4.0×10-12，第三步電離的平衡常數表達式為Ka3=_________，Na3AsO4第一步水解的離子方程式為AsO43－+H2OHAsO42－+OH-，該步水解的平衡常數(25 ℃)為____。

Answer 1

【答案】5.7×10-17 2H++MnO2+H3AsO3H3AsO4+Mn2++H2O 2.5×10-3

【解析】

本題主要考查難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質。

（1）依據溶度積常數計算得到AsO43-的濃度；

（2）根據反應物和生成物關系并結合元素化合價的變化配平方程式；

（3）H3AsO4的第三步電離式為HAsO42-H++AsO43-，依此寫出電離的平衡常數的表達式；依據水解常數與電離常數及Kw的關系計算。

（1）依據Ksp(FeAsO4)=c(Fe3+)·c(AsO43-)=5.7×1021；Fe3+的濃度為1.0×104molL1，則c(AsO43-)=Ksp(FeAsO4)/c(Fe3+)=5.7×1017mol/L；

（2）三價砷(H3AsO3弱酸)不易沉降，可投入MnO2先將其氧化成五價砷(H3AsO4弱酸)，則該反應的離子方程式為：2H++MnO2+H3AsO3===H3AsO4+Mn2++H2O；

（3）H3AsO4的第三步電離式為HAsO42－H++ AsO43－，所以第三步電離的平衡常數的表達式為；Na3AsO4的第一步水解的離子方程式為：AsO43－+H2OHAsO42－+OH-，該步水解的平衡常數。