Question

【題目】砷（As）是第四周期第VA族元素，它在自然界中的含量不高，但人類認識它、研究它的歷史卻很長。

(1)已知H3AsO3是兩性偏酸性的化合物，H3AsO3中As的化合價為_____，它與足量硫酸反應時生成鹽的化學式為_______________。Na2HAsO3溶液呈堿性，原因是_________________（用離子方程式表示），該溶液中c（H2AsO3-） _____c（AsO33-）（填”>”、“<”或“=”）。

（2）砷在自然界中主要以硫化物形式（如雄黃As4S4、雌黃As2S3等）存在。

①工業上以雄黃為原料制備砷、鑒定砒霜（As2O3）的原理如下圖：

反應a產生的廢氣直接排放可能帶來的環境問題是__________ _____，請寫出反應b的化學方程式：_________________________。

②雌黃可被濃硝酸氧化為H3AsO4與S，硝酸被還原為NO2，反應中還原劑與氧化劑物質的量之比為_________。

③向c（As3+）=0.01mol/L的工業廢水中加入FeS固體至砷完恰好完全除去（小于1×10-5mol/L），則此時c（Fe2+）=_____mol/L。（已知Ksp（As2S3）=1×10-22，Ksp（FeS）=6×10-18）

（3）某原電池裝置如右圖，電池總反應為AsO43-+2I－+H2OAsO33-+I2+2OH－當P池中溶液由無色變成藍色時，正極上的電極反應式為_______________。當電流計指針歸中后向Q池中加入一定量的NaOH，則電子由_____（填“P”或“Q”）池流出。

Answer 1

【答案】（1）+3，As2(SO4)3。HAsO32-+H2O H2AsO3-+OH-， >

（2）① 造成硫酸型酸雨 As2O3+6Zn+6H2SO4= 2AsH3 ↑+ 6ZnSO4+ 3H2O

②1:10 ③6×10-14（3）AsO43-+H2O+2e-= AsO33-+2OH- Q

【解析】

試題分析：（1）根據H3AsO3的化學式和化合價的代數和等于零可知，As的化合價為2×3-1×3=+3價；H3AsO3是兩性偏酸性的化合物，它與足量硫酸反應時體現堿的性質，即生成硫酸鹽：As2(SO4)3；Na2HAsO3是弱酸的酸式鹽，溶液呈堿性，說明HAsO32-的水解程度大于其電離程度，則Na2HAsO3溶液呈堿性的原因是HAsO32-+H2O H2AsO3-+OH-，因為H3AsO3是多元弱酸，電離分部進行，且二級電離產生的H＋對三級電離起抑制作用，所以該溶液中c（H2AsO3-）>c（AsO33-）。

（2）①雄黃的成分是As4S4，雄黃在空氣中煅燒生成砒霜（As2O3）和SO2，產生的廢氣SO2直接排放帶來的環境問題是造成硫酸型酸雨；砒霜（As2O3）和鋅、稀硫酸反應生成AsH3↑、硫酸鋅和水，反應的化學方程式為As2O3+6Zn+6H2SO4= 2AsH3 ↑+ 6ZnSO4+ 3H2O。

②雌黃可被濃硝酸氧化為H3AsO4與S，硝酸被還原為NO2，根據得失電子守恒和原子守恒配平，反應的化學方程式為As2S3+10HNO3 =2H3AsO4+3S+10NO2↑+2H2O，反應中還原劑是As2S3，氧化劑是硝酸，則還原劑與氧化劑的物質的量之比為1:10。

③根據Ksp（As2S3）=1×10-22，（10-5）2×c(S2－)3=1×10-22，c(S2－)=10-4mol/L，因為Ksp（FeS）=6×10-18，則10-4×c(Fe2＋)=6×10-18，c(Fe2＋)= 6×10-14。

（3）根據原電池總反應AsO43-+2I－+H2OAsO33-+I2+2OH－，當P池中溶液由無色變成藍色時，說明P池有I2生成，即上述可逆過程向右進行，I－失電子生成I2，I－在負極放電，則正極上的電極反應式為AsO43-+H2O+2e-= AsO33-+2OH-。當電流計指針歸中后向Q池中加入一定量的NaOH，導致上述平衡逆向移動，AsO33-失電子生成AsO43-，則電子由Q池流出。