Question

【题目】[2017·新课标Ⅲ]砷（As）是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：

（1）画出砷的原子结构示意图____________。

（2）工业上常将含砷废渣（主要成分为As2S3）制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式________。该反应需要在加压下进行，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

则反应As2O5(s) +3H2O(l)= 2H3AsO4(s)的ΔH =_________。

（4）298 K时，将20 mL 3x mol·L1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应： (aq)+I2(aq)+2OH(aq) (aq)+2I(aq)+ H2O(l)。溶液中c()与反应时间（t）的关系如图所示。

①下列可判断反应达到平衡的是__________（填标号）。

a．溶液的pH不再变化

b．v(I)=2v()

c．c()/c()不再变化

d．c(I)=y mol·L1

②tm时，v正_____ v逆（填“大于”“小于”或“等于”）。

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

④若平衡时溶液的pH=14，则该反应的平衡常数K为___________。

Answer 1

【答案】（1）

（2）2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S

增加反应物O2的浓度，提高As2S3的转化速率

（3）2△H13△H2△H3

（4）①ac ②大于 ③小于 tm时生成物浓度较低

④

【解析】（1）砷是33号元素，原子核外K、L、M电子层均已经排满，故其原子结构示意图为。

（2）根据提给信息可以得到As2S3+O2→H3AsO4+S，As2S3总共升高10价，根据得失电子守恒配平得2As2S3+5O2→4H3AsO4+6S，再考虑质量守恒，反应前少12个H和6个O，所以反应原理为2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S。该反应加压时，能增加反应物O2的浓度，能够有效提高As2S3的转化速率。

（3）根据盖斯定律，热化学反应As2O5(s) +3H2O(l)= 2H3AsO4(s)可以由反应①×2－反应②×3－反应③转化得到，则2△H13△H2△H3。

（4）①a．溶液pH不变时，则c(OH)也保持不变，反应处于平衡状态；b．根据速率关系，v（I）/2=v()，则v(I)=2v()始终成立，v(I)=2v()时反应不一定处于平衡状态；c．由于提供的Na3AsO3总量一定，所以c()/c()不再变化时，c()与c()也保持不变，反应处于平衡状态；d．平衡时c(I)=2c()=2×y mol·L1=2y mol·L1时，即c(I)=y mol·L1时反应不是平衡状态。②反应从正反应开始进行，tm时反应继续正向进行，v正>v逆。③tm时比tn时浓度小，所以逆反应速率：tm<tn。④反应前，三种溶液混合后，Na3AsO3浓度为3x mol·L1×20/(20+20+20)= x mol·L1，同理I2浓度为x mol·L1，反应达到平衡时，生成c（）为y mol·L1，则反应生I浓度c(I)=2y mol·L1，消耗、I2浓度均为y mol·L1，平衡时c()为 (xy) mol·L1，c（I2）为（xy）mol·L1，溶液中c(OH)=1 mol·L1，K=（mol·L－1）－1。