Question

【题目】（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）△H1
H2（g）+ O2（g）=H2O（l）△H2
2As（s）+ O2（g）=As2O5（s）△H3
则反应As2O5（s）+3H2O（l）=2H3AsO4（s）的△H= ．
（4）298K时，将20mL 3x molL﹣1 Na3AsO3、20mL 3x molL﹣1 I2和20mL NaOH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﹣）=y molL﹣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；加压反应速率增大，而且平衡右移，可提高生产效率
（3）2△H1﹣3△H2﹣△H3
（4）ac；大于；小于；tm时AsO43﹣浓度更小，反应速率更慢；
【解析】解：（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 ，
所以答案是： ；（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，
所以答案是：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）+ H2（g）+2O2（g）=H3AsO4（s）△H1
②H2（g）+ O2（g）=H2O（l）△H2
③2As（s）+ O2（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 ，
所以答案是：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﹣）=y molL﹣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﹣）=2y molL﹣1 ， 所以c（I﹣）=y molL﹣1时没有达到平衡状态，故d错误．
所以答案是：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 ， 所以答案是：大于；
③tm时比tn时浓度更小，则逆反应速率更小，所以答案是：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× =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= = ，
所以答案是： ．
【考点精析】本题主要考查了化学平衡状态本质及特征的相关知识点，需要掌握化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）才能正确解答此题．