Question

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

（1）写出砷的原子序数______________

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

H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H2

2As(s)+5/2O2(g)=As2O5(s) △H3

则反应As2O5(s)+3H2O(l)=2H3AsO4 (s)的△H= ________________________

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

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

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pH=14，则该反应的平衡常数K为 ______________

Answer 1

【答案】33 2As2O3＋5O2＋6H2O=4H3AsO4＋6S 加压反应速率增大，而且平衡右移，可提高生产效率 2△H1－3△H2－△H3 ac 大于 小于 tm时生成物AsO43－的浓度更小，故逆反应速率更慢 4y3/(x－y)2

【解析】

（1）砷元素原子序数为33，原子核外有四个电子层，最外层5个电子，原子结构示意图为，故答案为：；

（2）工业上常将含砷废渣（主要成分为As2O3）制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫，砷元素化合价+3价变化为+5价，反应的化学方程式为2As2S3+5O2+6H2O=

4H3AsO4+6S，增大压强，可增大反应速率，并使平衡正向移动，增大反应物的转化率，故答案为：2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S；加压反应速率增大，而且平衡右移，可提高生产效率；

（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，则利用盖斯定律将①×2-②×3-③可得As2O5（s）+3H2O（l）=2H3AsO4（s）△H=2△H1-3△H2-△H3，故答案为：2△H1-3△H2-△H3；

（4）①a．溶液pH不变时，则c（OH-）也保持不变，反应达到平衡状态，故a正确；

b．同一个化学反应，速率之比等于化学计量数之比，无论是否达到平衡，都存在v（I-）=2v（AsO33-），故b错误；

c．c（AsO43-）/c（AsO33-）不再变化，可说明各物质的浓度不再变化，反应达到平衡状态，故c正确；

d．由图可知，当c（AsO43-）=ymolL-1时，浓度不再发生变化，则达到平衡状态，由方程式可知此时c（I-）=2ymolL-1，所以c（I-）=ymolL-1时没有达到平衡状态，故d错误，故答案为：ac；

②反应从正反应开始进行，tm时反应继续正向进行，则v正大于v逆，故答案为：大于；

③tm时比tn时浓度更小，则逆反应速率更小，故答案为：小于；tm时AsO43-浓度更小，反应速率更慢；

④反应前，三种溶液混合后，Na3AsO3的浓度为3xmol/L×20/(20+20+20)=xmol/L，同理I2的浓度为xmol/L，反应达到平衡时，生产c（AsO43-）为ymol/L，则反应生产的c（I-）=2ymol/L，消耗的AsO33-、I2的浓度均为ymol/L，平衡时c（AsO33-）=（x-y）mol/L，c（I2）=（x-y）mol/L，溶液中c（OH-）=1mol/L，则K=y(2y)2/(x-y)(x-y)×12=4y3/(x－y)2,故答案为：4y3/(x－y)2。