Question

17．中藥在世界醫(yī)學(xué)界越來越受到關(guān)注．中藥藥劑砒霜（主要成分As₂O₃）可用于治療急性白血病，為此，砷及其化合物的提取再次引起關(guān)注．
（1）As的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，則其在周期表中的位置是第四周期，VA族．
（2）查文獻(xiàn)得知，可以從硫化砷（As₂S₃）廢渣中提取As₂O₃，提取的工藝流程簡圖如下：

①堿浸過程中發(fā)生的反應(yīng)不是（填“是”或“不是”）氧化還原反應(yīng)．
②寫出過程Ⅲ的離子方程式2AsO₄^3-+2SO₂+2H⁺═As₂O₃+2SO₄^2-+H₂O，
③過程Ⅲ中，酸性越強(qiáng)，As₂O₃的產(chǎn)率越高，請(qǐng)解釋其原因酸性越強(qiáng)，物質(zhì)的氧化性或者還原性可能增強(qiáng)；增加氫離子濃度平衡正向移動(dòng)促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，有利于提高As₂O₃的產(chǎn)率．
（3）可通過電解堿性Na₃AsO₃溶液生成Na₃AsO₄，寫出陽極反應(yīng)式AsO₃^3--2e^-+2OH^-═AsO₄^3-+H₂O．
（4）As₂S₃和HNO₃有如下反應(yīng)：As₂S₃+10H⁺+10NO₃^-=2H₃AsO₄+3S+10NO₂↑+2H₂O 若生成2mol H₃AsO₄，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為6.02×10²⁴，若將該反應(yīng)所得產(chǎn)物NO₂與O₂混合后用水吸收全部轉(zhuǎn)化成HNO₃，則至少需要氧氣56升（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．

Answer 1

分析 工業(yè)上生產(chǎn)As₂O₃的主要流程：硫化砷廢渣堿浸過濾得到Na₃AsO₃、Na₃AsS₃的混合物，經(jīng)氧化脫硫，過濾得到Na₃AsO₄溶液，再用SO₂在PH=0的條件下還原得到固體As₂O₃產(chǎn)品，
（1）As的原子結(jié)構(gòu)示意圖有4個(gè)電子層，最外層有5個(gè)電子，與N同族，故位于第四周期，VA族；
（2）①判斷一個(gè)反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng)，只要看反應(yīng)前后是否有元素化合價(jià)發(fā)生變化，可直接做出判斷．
②過程Ⅲ中氧化劑為AsO₄^3-，還原劑為SO₂ ，還原產(chǎn)物為As₂O₃，所以離子方程式為2AsO₄^3-+2SO₂+2H⁺═As₂O₃+2SO₄^2-+H₂O，
③酸性越強(qiáng)，物質(zhì)的氧化性或者還原性可能增強(qiáng)如濃硫酸的氧化性強(qiáng)于稀硫酸，濃硝酸的氧化性強(qiáng)于稀硝酸，濃鹽酸的還原性強(qiáng)于稀鹽酸；增加氫離子濃度，即增加反應(yīng)物的濃度，平衡正向移動(dòng)促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，有利于提高As₂O₃的產(chǎn)率，
（3）電解時(shí)AsO₃^3-變成AsO₄^3-，化合價(jià)由+3變?yōu)?5，失去2個(gè)電子，且為堿性條件，所以陽極反應(yīng)式為AsO₃^3--2e^-+2OH^-═AsO₄^3-+H₂O，
（4）由As₂S₃+10H⁺+10NO₃^-=2H₃AsO₄+3S+10NO₂↑+2H₂O 看出As從+3變?yōu)?5，S從-2變?yōu)?，N從+5變?yōu)?4，每生成2mol H₃AsO₄轉(zhuǎn)移電子10mol，故轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為6.02×10²⁴，由4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃可計(jì)算出氧氣的體積．

解答 解：工業(yè)上生產(chǎn)As₂O₃的主要流程：硫化砷廢渣堿浸過濾得到Na₃AsO₃、Na₃AsS₃的混合物，經(jīng)氧化脫硫，過濾得到Na₃AsO₄溶液，再用SO₂在PH=0的條件下還原得到固體As₂O₃產(chǎn)品，
（1）As的原子結(jié)構(gòu)示意圖有4個(gè)電子層，最外層有5個(gè)電子，位于第四周期，VA族，故答案為：第四周期，VA族；
（2）①判斷一個(gè)反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng)，只要看反應(yīng)前后是否有元素化合價(jià)發(fā)生變化，可直接判斷此反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，故答案為：不是；
②過程Ⅲ中氧化劑為AsO₄^3-，還原劑為SO₂ ，還原產(chǎn)物為As₂O₃，所以離子方程式為2AsO₄^3-+2SO₂+2H⁺═As₂O₃+2SO₄^2-+H₂O，故答案為：2AsO₄^3-+2SO₂+2H⁺═As₂O₃+2SO₄^2-+H₂O；
③酸性越強(qiáng)，物質(zhì)的氧化性或者還原性可能增強(qiáng)如濃硫酸的氧化性強(qiáng)于稀硫酸，濃硝酸的氧化性強(qiáng)于稀硝酸，濃鹽酸的還原性強(qiáng)于稀鹽酸；增加氫離子濃度，即增加反應(yīng)物的濃度，平衡正向移動(dòng)促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，有利于提高As₂O₃的產(chǎn)率，故答案為：酸性越強(qiáng)，物質(zhì)的氧化性或者還原性可能增強(qiáng)；增加氫離子濃度平衡正向移動(dòng)促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，有利于提高As₂O₃的產(chǎn)率；
（3）電解時(shí)AsO₃^3-變成AsO₄^3-，化合價(jià)由+3變?yōu)?5，失去2個(gè)電子，且為堿性條件，所以陽極反應(yīng)式為AsO₃^3--2e^-+2OH^-═AsO₄^3-+H₂O，故答案為：AsO₃^3--2e^-+2OH^-═AsO₄^3-+H₂O；
（4）由As₂S₃+10H⁺+10NO₃^-=2H₃AsO₄+3S+10NO₂↑+2H₂O 看出As從+3變?yōu)?5，S從-2變?yōu)?，N從+5變?yōu)?4，每生成2mol H₃AsO₄轉(zhuǎn)移電子10mol，故轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為6.02×10²⁴，由4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃可計(jì)算出氧氣的體積為10×$\frac{1}{4}$×22.4L=56L，故答案為：6.02×10²⁴； 56

點(diǎn)評(píng) 本題考查原子結(jié)構(gòu)與位置關(guān)系，氧化還原反應(yīng)的判斷，氧化還原反應(yīng)離子方程式，電極反應(yīng)式的書寫，平衡的影響因素，簡單的化學(xué)計(jì)算，氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移等，難度中等．對(duì)氧化還原反應(yīng)知識(shí)要求較高．