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。

(1)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已知砷是氮的同族元素，比氮原子多2個電子層，砷在元素周期表的位置為____________。

②工業上采用硫化法(通常用硫化鈉)去除廢水中的砷，生成物為難溶性的三硫化二砷，該反應的離子方程式為_____________________。

(2)電鍍廠的廢水中含有的CN-有劇毒，需要處理加以排放。處理含CN-廢水的方法之一是在微生物的作用下，CN-被氧氣氧化成HCO3-，同時生成NH3，該反應的離子方程式為_____________。

(3)電滲析法處理廚房垃極發酵液，同時得到乳酸的原理如圖所示(圖中“HA”表示乳酸分子，A-表示乳酸根離子)：

①陽極的電極反應式為________________________。

②簡述濃縮室中得到濃乳酸的原理：________________________。

③電解過程中，采取一定的措施可控制陽極室的pH約為6～8，此時進入濃縮室的OH-可忽略不計。400 mL 10 g/L 乳酸溶液通電一段時間后，濃度上升為145 g/L(溶液體積變化忽略不計)，陰極上產生的H2在標準狀況下的體積約為________L(提示：乳酸的摩爾質量為90 g/mol)。

Answer 1

【答案】第四周期第ⅤA族2H3AsO3+3S2-+6H+═As2S3↓+6H2O4H2O+2CN-+O2═2HCO3-+2NH32H2O-4e-═4H++O2↑陽極H2O放電，c(H+)增大，H+從陽極通過陽離子交換膜進入濃縮室，A-從陰極通過陰離子交換膜進入濃縮室，H++A-═HA，乳酸濃度增大6.72

【解析】

(1)①砷原子電子層數=周期數=4，最外層電子數=族序數=5，所以砷位于第四周期第ⅤA族；因此本題答案是：第四周期第ⅤA族。

②根據信息：硫化鈉可以和廢水中的砷反應，生成難溶性的三硫化二砷，據此得到反應的離子方程式為：2H3AsO3+3S2-+6H+═As2S3↓+6H2O；因此，本題答案是：2H3AsO3+3S2-+6H+═As2S3↓+6H2O。

(2)CN-被氧氣氧化成HCO3-，同時生成NH3，該反應的離子方程式為：4H2O+2CN-+O2═2HCO3-+2NH3；因此，本題答案是：4H2O+2CN-+O2═2HCO3-+2NH3。

(3) ①陽極上是氫氧根離子失電子發生氧化反應，電極反應式為：2H2O-4e-═4H++O2↑ ；因此本題答案是：2H2O-4e-═4H++O2↑。

②在電解池的陽極上是氫氧根放電，所以c(H+)增大，并且H+從陽極通過陽離子交換膜進入濃縮室；根據電解原理，電解池中的陰離子移向陽極，即 A-通過陰離子交換膜從陰極進入濃縮室，發生反應：H++A-═HA，使乳酸濃度增大；綜上所述，本題答案是：陽極H2O放電，c(H+)增大，H+從陽極通過陽離子交換膜進入濃縮室，A-從陰極通過陰離子交換膜進入濃縮室，H++A-═HA，乳酸濃度增大。

③在陽極上發生電極反應：4OH—-4e-=2H2O+O2↑，陰極上發生電極反應：2H++2e-=H2↑，根據電極反應方程式，則有：HA—H+--1/2H2，據差值法，乳酸的濃度變化量是(145-10)/90=1.5mol/L，即生成HA的物質的量是1.5×0.4=0.6mol，即產生氫氣0.3mol，即0.3×22.4=6.72L；綜上所述，本題答案是：6.72L。