Question

【題目】砷元素廣泛存在于自然界，砷與其化合物被運用在農藥、除草劑、殺蟲劑等。

（1）砷的常見氧化物有 As2O3 和 As2O5，其中 As2O5 熱穩定性差。根據圖 1 寫出 As2O5 分解為 As2O3 的熱化學方程式_________________。

（2）砷酸鈉具有氧化性，298 K 時，在 100 mL 燒杯中加入 10 mL 0.1 mol/L Na3AsO4 溶液、20 mL 0.1 mol/L KI 溶液和 20 mL 0.05 mol/L硫酸溶液，發生下列反應：AsO43-(無色)+2I-+2H+ AsO33-(無色)+I2(淺黃色)+H2O ΔH。測得溶液中 c(I2)與時間(t)的關系如圖 2 所示（溶液體積變化忽略不計）。

①下列情況表明上述可逆反應達到平衡狀態的是_______（填字母代號）。

a．溶液顏色保持不再變化 b．c(AsO33-)+c(AsO43-)不再變化

c．AsO43-的生成速率等于 I2 的生成速率 d．保持不再變化

②0～10 min 內，I的反應速率 v(I)＝_______。

③在該條件下，上述反應的平衡常數 K＝______。

④升高溫度，溶液中 AsO43-的平衡轉化率減小，則該反應的 ΔH______0(填“大于”“小于”或“等于”)。

（3）雄黃（As4S4）在空氣中加熱至 300℃時會生成兩種氧化物，其中一種氧化物為劇毒的砒霜（As2O3）， 另一種氧化物為______（填化學式），可用雙氧水將 As2O3 氧化為 H3AsO4 而除去，寫出該反應的化學方 程式_________。

Answer 1

【答案】As2O5(s)＝As2O3(s)+O2(g ) △H＝+295.4 kJ/mol ac 0.003 mol/(L·min) 4.5×106 L3/mol3 小于 SO2 2H2O2+H2O+As2O3＝2H3AsO4

【解析】

(1)As2O5分解為As2O3需要吸收的熱量為-619kJ/mol-(-914.6kJ/mol)=+295.4 kJmol-1，以此書寫熱化學方程式；

(2)①根據反應到達平衡狀態時，正逆反應速率相等，平衡時各物質的濃度、百分含量不變分析判斷；②根據v=計算；③計算平衡狀態下的濃度，結合平衡常數K=計算；④升高溫度，AsO43-的平衡轉化率減小，說明平衡逆向進行；

(3)雄黃在空氣中加熱至300℃時會 兩種氧化物，其中一種氧化物為劇毒的砒霜(As2O3)，依據原子守恒可知另一種氧化物為二氧化硫，過氧化氫中氫元素化合價-1價變化為-2價，As元素化合價+3價變化為+5價，結合電子守恒和原子守恒寫出該反應的化學方程式。

(1)由圖象可知，As2O5分解為As2O3需要吸收的熱量為-619kJ/mol-(-914.6kJ/mol) =+295.4 kJmol-1，則熱化學方程式As2O5(s)=As2O3(s)+O2(g) △H=+295.4 kJmol-1，故答案為：As2O5(s)=As2O3(s)+O2(g) △H=+295.4kJmol-1；

(2)①AsO43-(無色)+2I-+2H+ AsO33-(無色)+I2(淺黃色)+H2O。a．溶液顏色不再變化，說明碘的濃度不變，反應達到平衡狀態，故a正確；b．根據原子守恒可知，c(AsO33-)+c(AsO43-)始終不變，不能說明反應達到平衡狀態，故b錯誤；c．AsO43-的生成速率等于I2的生成速率，說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故c正確；d．根據方程式，AsO33-和I2的物質的量相同，=1，始終保持不變，不能說明反應達到平衡狀態，故d錯誤；故答案為：ac；

②圖2可知，I2濃度變化為0.015mol/L，I-濃度變化0.03mol/L，0-10min，v(I-)==0.003mol/(Lmin)，故答案為：0.003mol/(Lmin)；

③

K═=4.5×106 L3/mol3，故答案為：4.5×106 L3/mol3；

④升高溫度，AsO43-的平衡轉化率減小，說明平衡逆向進行，正反應為放熱反應，△H小于0，故答案為：小于；

(3)雄黃在空氣中加熱至300℃時會 兩種氧化物，其中的一種氧化物為劇毒的砒霜(As2O3)，由原子守恒可知反應為As4S4+7O2 2As2O3+4SO2，另一種氧化物為二氧化硫，雙氧水將As2O3氧化為H3AsO4而除去，氧化還原反應中過氧化氫中氫元素化合價-1價變化為-2價，As元素化合價+3價變化為+5價，結合電子守恒和原子守恒寫出該反應的化學方程式為2H2O2+H2O+As2O3=2H3AsO4，故答案為：SO2；2H2O2+As2O3+H2O=2H3AsO4。