Question

【題目】[2017·新課標Ⅲ]砷（As）是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有著廣泛的用途。回答下列問題：

（1）畫出砷的原子結構示意圖____________。

（2）工業上常將含砷廢渣（主要成分為As2S3）制成漿狀，通入O2氧化，生成H3AsO4和單質硫。寫出發生反應的化學方程式________。該反應需要在加壓下進行，原因是________________________。

（3）已知：As(s)+ H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s) ΔH1

H2(g)+ O2(g)=H2O(l) ΔH2

2As(s)+ O2(g)=As2O5(s) ΔH3

則反應As2O5(s) +3H2O(l)= 2H3AsO4(s)的ΔH =_________。

（4）298 K時，將20 mL 3x mol·L1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L1 I2和20 mL NaOH溶液混合，發生反應： (aq)+I2(aq)+2OH(aq) (aq)+2I(aq)+ H2O(l)。溶液中c()與反應時間（t）的關系如圖所示。

①下列可判斷反應達到平衡的是__________（填標號）。

a．溶液的pH不再變化

b．v(I)=2v()

c．c()/c()不再變化

d．c(I)=y mol·L1

②tm時，v正_____ v逆（填“大于”“小于”或“等于”）。

③tm時v逆_____ tn時v逆（填“大于”“小于”或“等于”），理由是_____________。

④若平衡時溶液的pH=14，則該反應的平衡常數K為___________。

Answer 1

【答案】（1）

（2）2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S

增加反應物O2的濃度，提高As2S3的轉化速率

（3）2△H13△H2△H3

（4）①ac ②大于 ③小于 tm時生成物濃度較低

④

【解析】（1）砷是33號元素，原子核外K、L、M電子層均已經排滿，故其原子結構示意圖為。

（2）根據提給信息可以得到As2S3+O2→H3AsO4+S，As2S3總共升高10價，根據得失電子守恒配平得2As2S3+5O2→4H3AsO4+6S，再考慮質量守恒，反應前少12個H和6個O，所以反應原理為2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S。該反應加壓時，能增加反應物O2的濃度，能夠有效提高As2S3的轉化速率。

（3）根據蓋斯定律，熱化學反應As2O5(s) +3H2O(l)= 2H3AsO4(s)可以由反應①×2－反應②×3－反應③轉化得到，則2△H13△H2△H3。

（4）①a．溶液pH不變時，則c(OH)也保持不變，反應處于平衡狀態；b．根據速率關系，v（I）/2=v()，則v(I)=2v()始終成立，v(I)=2v()時反應不一定處于平衡狀態；c．由于提供的Na3AsO3總量一定，所以c()/c()不再變化時，c()與c()也保持不變，反應處于平衡狀態；d．平衡時c(I)=2c()=2×y mol·L1=2y mol·L1時，即c(I)=y mol·L1時反應不是平衡狀態。②反應從正反應開始進行，tm時反應繼續正向進行，v正>v逆。③tm時比tn時濃度小，所以逆反應速率：tm<tn。④反應前，三種溶液混合后，Na3AsO3濃度為3x mol·L1×20/(20+20+20)= x mol·L1，同理I2濃度為x mol·L1，反應達到平衡時，生成c（）為y mol·L1，則反應生I濃度c(I)=2y mol·L1，消耗、I2濃度均為y mol·L1，平衡時c()為 (xy) mol·L1，c（I2）為（xy）mol·L1，溶液中c(OH)=1 mol·L1，K=（mol·L－1）－1。