Question

【題目】砷及其化合物被運用在農藥、除草劑、殺蟲劑與多種合金中，其中三氧化二砷（AS2O3)被稱為砒霜，是一 種毒性很強的物質。回答下列問題：

（1）As在元素周期表中的位置是_____________，AsH3的電子式_________。

（2）一定條件下，雄黃（As4S4)與As2O3的轉化關系如圖所示。若該反應中1mol As4S4(其中As元素的化合價為+2)參加反應時，轉移28mole-，則物質a為_________(填化學式）。

（3）焦炭真空冶煉砷時需加入催化劑，其中部分反應的熱化學方程式如下：

反應 I ．As2O3(g) +3C(s) 2As(g) +3CO(g) =a kJ· mol-1

反應 II．As2O3(g) +3C(s) As4(g) +3CO(g) =b kJ ·mol-1

反應III．As4(g) 4As(g)

① =_________kJ ·mol-1 (用含a，b的代數(shù)式表示）。

②反應中催化劑的活性會因為反應II[生成As4(g)]的發(fā)生而降低，同時存在的反應III可使As4(g)的量減少。已知催化劑X、Y的相關數(shù)據(jù)如表所示：

		反應II	反應III
活化能/ (kJ ·mol -1 )	催化劑X	56	75
	催化劑Y	37	97

由表中數(shù)據(jù)判斷催化劑X_______ (填“優(yōu)于”或“劣于”）催化劑Y。

（4）298 K 時，將 20mL 3xmol·L-1 Na3AsO3溶液、20 ml 3xmol·L-l I2溶液和 20mL 6xmol· L-l NaOH 溶液混合（忽略溶液體積變化），發(fā)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下列可說明反應達到平衡的是_______ (填標號）。

a．v(I- ) =2v( )

b．溶液的c（OH-）不再發(fā)生變化

c．c(I-) =ymol· L-1

d．c()/c()不再發(fā)生變化

e．c(Na+) =5xmol· L-1

②tm min時，v正（)_______ (填“大于”“小于”或“等于”）v逆( )。

③tm min時v逆( ) _______ (填“大于”“小于”或“等于”）tn時v逆( )，理由是___________________。

Answer 1

【答案】第四周期第ⅴA族 SO2 2a-2b 優(yōu)于 bd > < tm時生成物濃度較低

【解析】

(1)As是33號元素，根據(jù)其核外電子排布規(guī)律確定元素周期表中的位置；AsH3是共價化合物，據(jù)此寫出電子式；

(2)根據(jù)題給信息，結合氧化還原反應規(guī)律確定反應中消耗氧氣的量，根據(jù)原子守恒確定產(chǎn)物的化學式；

(3)①根據(jù)蓋斯定律進行計算；

②反應的活化能越小，反應速率越快，根據(jù)表格數(shù)據(jù)和題給信息(反應中催化劑的活性會因為發(fā)生反應Ⅱ(生成As4)而降低，同時存在的反應Ⅲ使As4量減少)，相對于催化劑Y，使用催化劑X時，反應Ⅱ(生成As4)的活化能更大，生成As4的反應速率小，從而降低副反應Ⅱ的進行程度，并且反應Ⅲ活化能相對較小，消耗As的反應速率大，使As4盡可能轉化為As；

(4)①根據(jù)反應達到平衡時，正逆反應速率相等，各組分的濃度保持不變進行平衡狀態(tài)的分析；

②結合圖像分析，反應從正反應方向開始進行，tm時反應繼續(xù)正向進行；

③結合圖像分析，tm時AsO43-的濃度比tn時小，所以逆反應速率v(tm)<v(tn)。

(1)As是33號元素，在元素周期表中的位置是第四周期第ⅤA族，AsH3是共價化合物，電子式為，故本題答案為：第四周期第ⅴA族；；

(2)若該反應中1mol As4S4參加反應時，轉移28mole-，則消耗了7mol氧氣，則化學方程式為：As4S4+7O2=2As2O3+4SO2，物質a為SO2，本題答案為：SO2；

(3)①反應 I ．As2O3(g) +3C(s)2As(g) +3CO(g) =a kJ· mol-1

反應 II．As2O3(g) +3C(s)As4(g) +3CO(g)=b kJ ·mol-1

反應III．As4(g)4As(g)

由蓋斯定律有：反應III=反應Ⅰ×2－反應Ⅱ×2，得到As4(g)4As(g)=(2a-2b)kJ ·mol-1，故答案為2a-2b；

②反應的活化能越小，反應速率越快，根據(jù)表格數(shù)據(jù)和題給信息(反應中催化劑的活性會因為發(fā)生反應Ⅱ(生成As4)而降低，同時存在的反應Ⅲ使As4量減少)，相對于催化劑Y，使用催化劑X時，反應Ⅱ(生成As4)的活化能更大，生成As4的反應速率小，從而降低副反應Ⅱ的進行程度，并且反應Ⅲ活化能相對較小，消耗As的反應速率大，使As4盡可能轉化為As，所以催化劑X優(yōu)于催化劑Y，本題答案為：優(yōu)于；

(4)①a．題中未指出是正反應速率還是逆反應速率，不能判斷，a項錯誤；

b．溶液的c(OH-)不變，則pH也保持不變，所以體系中各組分的濃度均不再變化，反應處于平衡狀態(tài)，b項正確；

c．由題圖知，平衡時c(I-)=2c(AsO43-)=2y mol/L所以c(I-)=y mol/L時反應不是平衡狀態(tài)，c項錯誤；

d．由于As元素的總量一定，所以c()/c()不再發(fā)生變化，c()與c()均保持不變，反應處于平衡狀態(tài)，d項正確；

e．由離子方程式可知，鈉離子不參與反應，故鈉離子的濃度一直不變，當c(Na+)=5xmol· L-1，不能判斷反應是否平衡，e項錯誤；

故選bd。

②反應從正反應方向開始進行，tm時反應繼續(xù)正向進行，故v(正)>v(逆)，本題答案為：>；

③tm時AsO43-的濃度比tn時小，所以逆反應速率v(tm)<v(tn)，故本題答案為：<；tm時生成物濃度較低。