低濃度含砷(As)廢水可用鐵鹽沉淀法處理。通常情況下,廢水中同時存在三價砷和五價砷,其去除原理為:Fe3++AsO33-═FeAsO3↓,F(xiàn)e3++AsO43-═FeAsO4↓。
已知:①三價砷的毒性高于五價砷;
②Ksp(FeAsO3)>Ksp(FeAsO4);
③K2FeO4具有較強的氧化性。pH越小,其氧化性越強,穩(wěn)定性越弱。
(1)pH約為7時,為除去廢水中的砷,下列試劑中去除效果較好的是 CC(填序號)
A.FeCl3
B.K2FeO4
C.FeCl3、K2FeO4
選擇該試劑的理由是 K2FeO4將三價砷氧化為五價砷;5H2O+2FeO42-+3AsO33-=2FeAsO4↓+AsO43-+10OH-,五價砷的毒性更低,生成的FeAsO4溶解度小,更易除去;理論上反應生成的Fe3+與AsO43-的物質的量之比為2:3,使AsO43-沉淀需要補充Fe3+K2FeO4將三價砷氧化為五價砷;5H2O+2FeO42-+3AsO33-=2FeAsO4↓+AsO43-+10OH-,五價砷的毒性更低,生成的FeAsO4溶解度小,更易除去;理論上反應生成的Fe3+與AsO43-的物質的量之比為2:3,使AsO43-沉淀需要補充Fe3+。
(2)一定條件下,以K2FeO4去除廢水中的砷,溶液的pH對砷去除率的影響如圖1所示:
①當pH>8時,pH越大,砷去除率越低,其原因可能是 pH升高,高鐵酸鉀氧化性減弱,AsO33-轉化為FeAsO4沉淀的量減小,砷去除率降低pH升高,高鐵酸鉀氧化性減弱,AsO33-轉化為FeAsO4沉淀的量減小,砷去除率降低。
②當pH<5時,pH越小,砷去除率越低,其原因可能是 pH降低,高鐵酸鉀不穩(wěn)定分解,F(xiàn)eO42-濃度降低,砷去除率降低pH降低,高鐵酸鉀不穩(wěn)定分解,F(xiàn)eO42-濃度降低,砷去除率降低。
(3)Na2S2O8易溶于水、有氧化性,利用Fe-Na2S2O8體系去除廢水中的五價砷,反應機理如圖2所示。
已知:?OH(羥基自由基)是一種不帶電荷的活性中間體,“?”表示未成對電子。
①寫出?OH(的電子式 。
②S2O82-在此過程中的作用與發(fā)生的變化可描述為 S2O82-作為氧化劑,先在鐵表面與鐵反應生成Fe2+和SO42-,反應的方程式為S2O82-+Fe=2SO42-+Fe2+,S2O82-繼續(xù)與Fe2+反應生成Fe3+和SO4-?,反應的方程式為S2O82-+Fe2+=Fe3++SO4-?+SO42-,F(xiàn)e2+和Fe3+將廢水中的五價砷轉化為As(V)共沉淀S2O82-作為氧化劑,先在鐵表面與鐵反應生成Fe2+和SO42-,反應的方程式為S2O82-+Fe=2SO42-+Fe2+,S2O82-繼續(xù)與Fe2+反應生成Fe3+和SO4-?,反應的方程式為S2O82-+Fe2+=Fe3++SO4-?+SO42-,F(xiàn)e2+和Fe3+將廢水中的五價砷轉化為As(V)共沉淀。
【考點】物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用;電子式.
【答案】C;K2FeO4將三價砷氧化為五價砷;5H2O+2FeO42-+3AsO33-=2FeAsO4↓+AsO43-+10OH-,五價砷的毒性更低,生成的FeAsO4溶解度小,更易除去;理論上反應生成的Fe3+與AsO43-的物質的量之比為2:3,使AsO43-沉淀需要補充Fe3+;pH升高,高鐵酸鉀氧化性減弱,AsO33-轉化為FeAsO4沉淀的量減小,砷去除率降低;pH降低,高鐵酸鉀不穩(wěn)定分解,F(xiàn)eO42-濃度降低,砷去除率降低;;S2O82-作為氧化劑,先在鐵表面與鐵反應生成Fe2+和SO42-,反應的方程式為S2O82-+Fe=2SO42-+Fe2+,S2O82-繼續(xù)與Fe2+反應生成Fe3+和SO4-?,反應的方程式為S2O82-+Fe2+=Fe3++SO4-?+SO42-,F(xiàn)e2+和Fe3+將廢水中的五價砷轉化為As(V)共沉淀
【解答】
【點評】
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