問題詳情:
水體砷污染已成為一個亟待解決的全球*環境問題,我國科學家研究零價鐵活化過硫**(Na2S2O8)去除廢水中的正五價砷[As(V )],其機制模型如圖。
資料:
I.**條件下●為主要的自由基,中*及弱鹼*條件下●和●OH同時存在,強鹼*條件下,●OH為主要的自由基。
II. Fe2+、Fe3+形成*氧化物沉澱的pH
離子 | 開始沉澱的pH | 沉澱完全的pH |
Fe2+ | 7.04 | 9.08 |
Fe3+ | 1.87 | 3.27 |
(1)砷與*在元素週期表中位於同一主族,其原子比*多一個電子層。
①砷在元素週期表中的位置是____________________。
②砷*的化學式是__________________________,其**比H3PO4__________________________
(填“強”或“弱”)。
(2)零價鐵與過硫**反應,可持續釋放Fe2+,Fe2+與反應生成Fe3+和自由基,自由基具有強氧化*,利於形成Fe2+和Fe3+,以確保As( V)去除完全。
①零價鐵與過硫**反應的離子方程式是________________________。
②Fe3+轉化為Fe2+的離子方程式是________________________________。
(3)不同pH對As(V)去除率的影響如圖。5 min內pH=7和pH=9時去除率高的原因是________________。
【回答】
第4週期第VA族 H3AsO4 弱 Fe+ 2Fe3+ =3Fe2+ pH=7和pH=9時,產生了具有強氧化*的●和●OH,利於生成Fe2+和Fe3+ ,pH=7和pH=9時,Fe2+和Fe3+形成Fe(OH)2和Fe(OH)3與As( V )發生共沉澱,有效去除As(V)
【分析】
圖中信息顯示:能將Fe氧化為Fe2+;與Fe2+作用,生成具有強氧化*的●和Fe3+;●與H2O或OH-作用,生成●OH自由基;自由基具有強氧化*,利於形成Fe2+和Fe3+;在鹼*溶液中,Fe2+和Fe3+形成Fe(OH)2和Fe(OH)3,與As( V )發生共沉澱,有效去除As(V)。
【詳解】
(1)①砷與*的最外層電子數都為5,在元素週期表中位於第VA族,*位於第三週期,則砷位於第四周期。由此得出砷在元素週期表中的位置是第4週期第VA族。
②**的化學式為H3PO4,則砷*的化學式是H3AsO4;同主族元素從上到下,非金屬*依次增強,則**依次增強,所以其**比H3PO4弱。*為:第4週期第VA族;H3AsO4;弱;
(2)①由圖中可以看出,零價鐵與過硫**反應生成和Fe2+,離子方程式是。
②Fe3+與Fe反應轉化為Fe2+,離子方程式是Fe+ 2Fe3+ =3Fe2+。*為:;Fe+ 2Fe3+ =3Fe2+;
(3)由信息知,中*及弱鹼*條件下●和●OH同時存在,自由基具有強氧化*,利於形成Fe2+和Fe3+,以確保As( V)去除完全。由此得出5 min內pH=7和pH=9時去除率高的原因是pH=7和pH=9時,產生了具有強氧化*的●和●OH,利於生成Fe2+和Fe3+ ,pH=7和pH=9時,Fe2+和Fe3+形成Fe(OH)2和Fe(OH)3,與As( V )發生共沉澱,有效去除As(V)。*為:pH=7和pH=9時,產生了具有強氧化*的●和●OH,利於生成Fe2+和Fe3+ ,pH=7和pH=9時,Fe2+和Fe3+形成Fe(OH)2和Fe(OH)3,與As( V )發生共沉澱,有效去除As(V)。
【點睛】
因為*與砷是同主族元素,所以我們採用類推法,可確定砷在元素週期表中的位置及最高價含氧*的化學式。
知識點:含硫化合物之間的轉化
題型:綜合題