Question

【題目】工業上采用酸性高濃度含砷廢水(砷主要以亞砷酸HAsO2形式存在，還含有少量Fe3+等雜質)提取重要化工原料As2O3。工藝流程如下：

(1)“中和”時調節廢水的pH為6，NaOH的作用是_____。

(2)“沉砷”時生成的沉淀是Cu(AsO2)2，發生反應的離子方程式是_____；此時使用了過量的CuSO4，原因是_____；沉砷時需控制體系的pH略顯堿性，測得Cu(AsO2)2產物中銅元素含量較高，原因是_____。

(3)“還原”時發生反應的化學方程式是_____。

(4)下圖表示其他條件不變下“還原”時，反應溫度對砷浸出率和銅浸出率的影響(浸出率表示溶液中所要提取的元素被浸出的程度，即元素被浸出的百分率)：

為達到銅砷分離盡量徹底的目的，應選擇的最佳溫度是_____。

Answer 1

【答案】中和H+，沉淀Fe3+(將Fe3+轉化為沉淀)，將HAsO2轉化為 Cu2++2Cu(AsO2)2↓ 為了充分回收砷 產物含有少量氫氧化銅沉淀 3Cu(AsO2)2+3SO2+6H2OCu3(SO3)2·2H2O+ 6HAsO2+H2SO4 60 ℃

【解析】

工業上采用酸性高濃度含砷廢水(砷主要以亞砷酸HAsO2形式存在，還含有少量Fe3+等雜質)提取重要化工原料As2O3。根據工藝流程圖可知：加入NaOH，一方面中和酸性高濃度含砷廢水中的氫離子，另一方面使雜質離子Fe3+形成沉淀除去，還可以將HAsO2轉化為AsO2-，便于沉砷，加入CuSO4后轉化為Cu(AsO2)2，過濾后加入SO2后轉化為HAsO2加熱可得As2O3。結合流程分析完成相應的問題。

(1)加入NaOH，一方面中和酸性高濃度含砷廢水中的氫離子，另一方面使雜質離子Fe3+形成沉淀除去，還可以將HAsO2轉化為，便于沉砷。答案：中和H+，沉淀Fe3+(將Fe3+轉化為沉淀)，將HAsO2轉化為AsO2-。

(2)沉砷中與Cu2+形成沉淀：Cu2++2Cu(AsO2)2↓；使用了過量的CuSO4，是為了充分回收砷；體系的pH略顯堿性，容易形成氫氧化銅沉淀，氫氧化銅與Cu(AsO2)2相比，氫氧化銅中含銅量較高。答案：Cu2++2Cu(AsO2)2↓ ；為了充分回收砷；產物含有少量氫氧化銅沉淀。

(3)反應物是Cu(AsO2)2、SO2、H2O，生成物是 Cu3(SO3)2·2H2O和 HAsO2，Cu元素化合價降低，可知部分S元素化合價升高，根據原子守恒還有H2SO4生成，配平得：3Cu(AsO2)2+3SO2+6H2OCu3(SO3)2·2H2O+ 6HAsO2+H2SO4。答案：3Cu(AsO2)2+3SO2+6H2OCu3(SO3)2·2H2O+ 6HAsO2+H2SO4。

(4)根據圖示，在60 ℃時，砷的浸出率最高，銅的浸出率最低，可以達到銅砷分離盡量徹底的目的。答案：60 ℃。