某硫酸工廠的酸性廢水中砷(As)元素含量極高,為控制砷的排放,采用化學沉降法處理含砷廢水,相關(guān)數(shù)據(jù)如下表.請回答以下問題:
表1.幾種鹽的Ksp
難溶物 |
Ksp |
Ca3(AsO4)2 |
6.8×10-19 |
CaSO4 |
9.1×10-6 |
FeAsO4 |
5.7×10-21 |
表2.工廠污染物排放濃度及允許排放標準
污染物 |
H2SO4 |
As |
廢水濃度 |
29.4g/L |
1.6g?L-1 |
排放標準 |
pH 6~9 |
0.5mg?L-1 |
(1)該硫酸工廠排放的廢水中硫酸的物質(zhì)的量濃度c(H
2SO
4)=
0.3
0.3
mol?L
-1.
(2)若酸性廢水中Fe
3+的濃度為1.0×10
-4mol?L
-1,c(
)=
5.7×10-17
5.7×10-17
mol?L
-1.
(3)工廠排放出的酸性廢水中的三價砷(H
3AsO
3弱酸)不易沉降,可投入MnO
2先將其氧化成五價砷(H
3AsO
4弱酸),MnO
2被還原為Mn
2+,反應(yīng)的離子方程式為
2H++MnO2+H3AsO3=H3AsO4+Mn2++H2O
2H++MnO2+H3AsO3=H3AsO4+Mn2++H2O
.
(4)在處理含砷廢水時采用分段式,先向廢水中投入生石灰調(diào)節(jié)pH到2,再投入生石灰將pH調(diào)節(jié)到8左右使五價砷以Ca
3(AsO
4)
2形式沉降.
①將pH調(diào)節(jié)到2時廢水中有大量沉淀產(chǎn)生,沉淀主要成分的化學式為
CaSO4
CaSO4
;
②Ca
3(AsO
4)
2在pH調(diào)節(jié)到8左右才開始沉淀,原因為
H
3AsO
4是弱酸,當溶液中pH調(diào)節(jié)到8左右,c(
)增大,Ca
3(AsO
4)
2開始沉淀
H
3AsO
4是弱酸,當溶液中pH調(diào)節(jié)到8左右,c(
)增大,Ca
3(AsO
4)
2開始沉淀
.
③砷酸(H
3AsO
4)分步電離的平衡常數(shù)(25℃)為:K
1=5.6×10
-3K
2=1.7×10
-7K
3=4.0×10
-12,
第三步電離的平衡常數(shù)的表達式為K
3=
.Na
3AsO
4的第一步水解的離子方程式為:
+H
2O?
+OH
-,該步水解的平衡常數(shù)(25℃)為:
2.5×10-3
2.5×10-3
(保留兩位有效數(shù)字).