Question

【題目】（14分）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）△H1
H2（g）+ O2（g）=H2O（l）△H2
2As（s）+ O2（g）=As2O5（s）△H3
則反應As2O5（s）+3H2O（l）=2H3AsO4（s）的△H= ．
（4）298K時，將20mL 3x molL﹣1 Na3AsO3、20mL 3x molL﹣1 I2和20mL NaOH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﹣）=y molL﹣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；加壓反應速率增大，而且平衡右移，可提高生產效率
（3）2△H1﹣3△H2﹣△H3
（4）ac；大于；小于；tm時AsO43﹣濃度更小，反應速率更慢；
【解析】解：（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 ，
所以答案是： ；（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，
所以答案是：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）+ H2（g）+2O2（g）=H3AsO4（s）△H1
②H2（g）+ O2（g）=H2O（l）△H2
③2As（s）+ O2（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 ，
所以答案是：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﹣）=y molL﹣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﹣）=2y molL﹣1 ， 所以c（I﹣）=y molL﹣1時沒有達到平衡狀態，故d錯誤．
所以答案是：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 ， 所以答案是：大于；
③tm時比tn時濃度更小，則逆反應速率更小，所以答案是：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× =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= = ，
所以答案是： ．
【考點精析】本題主要考查了化學平衡狀態本質及特征的相關知識點，需要掌握化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）才能正確解答此題．