Question

【題目】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）寫出砷的原子序數______________

（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H2AsO4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)+3/2H2(g)+2O2(g)=H3AsO4 (s) △H1

H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H2

2As(s)+5/2O2(g)=As2O5(s) △H3

則反應As2O5(s)+3H2O(l)=2H3AsO4 (s)的△H= ________________________

（4）298K時，將20mL 3xmol·L－1Na3AsO3、20mL 3xmol·L－1I2和20mLNaOH溶液混合，發生反應：AsO33－(aq)＋I2(aq)＋2OH－AsO43－(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)溶液中c(AsO43－)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(AsO33－)

c.c(AsO43－)/c(AsO33－)不再變化 d.c(I－)=ymol·L－1

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pH=14，則該反應的平衡常數K為 ______________

Answer 1

【答案】33 2As2O3＋5O2＋6H2O=4H3AsO4＋6S 加壓反應速率增大，而且平衡右移，可提高生產效率 2△H1－3△H2－△H3 ac 大于 小于 tm時生成物AsO43－的濃度更小，故逆反應速率更慢 4y3/(x－y)2

【解析】

（1）砷元素原子序數為33，原子核外有四個電子層，最外層5個電子，原子結構示意圖為，故答案為：；

（2）工業上常將含砷廢渣（主要成分為As2O3）制成漿狀，通入O2氧化，生成H3AsO4和單質硫，砷元素化合價+3價變化為+5價，反應的化學方程式為2As2S3+5O2+6H2O=

4H3AsO4+6S，增大壓強，可增大反應速率，并使平衡正向移動，增大反應物的轉化率，故答案為：2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S；加壓反應速率增大，而且平衡右移，可提高生產效率；

（3）已知：①As（s）+ 3/2H2（g）+2O2（g）=H3AsO4（s）△H1②H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H2③2As（s）+5/2O2（g）=As2O5（s）△H3，則利用蓋斯定律將①×2-②×3-③可得As2O5（s）+3H2O（l）=2H3AsO4（s）△H=2△H1-3△H2-△H3，故答案為：2△H1-3△H2-△H3；

（4）①a．溶液pH不變時，則c（OH-）也保持不變，反應達到平衡狀態，故a正確；

b．同一個化學反應，速率之比等于化學計量數之比，無論是否達到平衡，都存在v（I-）=2v（AsO33-），故b錯誤；

c．c（AsO43-）/c（AsO33-）不再變化，可說明各物質的濃度不再變化，反應達到平衡狀態，故c正確；

d．由圖可知，當c（AsO43-）=ymolL-1時，濃度不再發生變化，則達到平衡狀態，由方程式可知此時c（I-）=2ymolL-1，所以c（I-）=ymolL-1時沒有達到平衡狀態，故d錯誤，故答案為：ac；

②反應從正反應開始進行，tm時反應繼續正向進行，則v正大于v逆，故答案為：大于；

③tm時比tn時濃度更小，則逆反應速率更小，故答案為：小于；tm時AsO43-濃度更小，反應速率更慢；

④反應前，三種溶液混合后，Na3AsO3的濃度為3xmol/L×20/(20+20+20)=xmol/L，同理I2的濃度為xmol/L，反應達到平衡時，生產c（AsO43-）為ymol/L，則反應生產的c（I-）=2ymol/L，消耗的AsO33-、I2的濃度均為ymol/L，平衡時c（AsO33-）=（x-y）mol/L，c（I2）=（x-y）mol/L，溶液中c（OH-）=1mol/L，則K=y(2y)2/(x-y)(x-y)×12=4y3/(x－y)2,故答案為：4y3/(x－y)2。