Question

【題目】砷（As）是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有著廣泛的用途�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

（1）畫出砷的原子結(jié)構(gòu)示意圖____________；

（2）工業(yè)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(zhì)硫。寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________________________；

（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

則反應(yīng)As2O5(s) +3H2O(l)= 2H3AsO4(s)的ΔH =__________________；

（4）298 K時(shí)，將20 mL 3x mol·L1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L1 I2和20 mL NaOH溶液混合，發(fā)生反應(yīng)：(aq)+I2(aq)+2OH(aq)(aq)+2I(aq)+ H2O(l)。溶液中c()與反應(yīng)時(shí)間（t）的關(guān)系如圖所示。

①下列不可判斷反應(yīng)達(dá)到平衡的是__________（填標(biāo)號(hào)）；

a．溶液的pH不再變化 b．v(I)=2v()

c．c()/c()不再變化 d．c(I)=y mol·L1

②tm時(shí)，v逆_____ v正（填“大于”“小于”或“等于”）；

③tn時(shí)v逆_____ tm時(shí)v逆（填“大于”“小于”或“等于”）；

④若平衡時(shí)溶液的pH=14，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為___________；

（5）H3AsO3和H3AsO4水溶液中含砷的各物種的分布分?jǐn)?shù)(平衡時(shí)某物種的濃度占各物種濃度之和的分?jǐn)?shù))與pH的關(guān)系分別如圖- 1和圖- 2所示：

①以酚酞為指示劑(變色范圍pH 8.0 ~ 10.0)，將NaOH溶液逐滴加入到H3AsO3溶液中，當(dāng)溶液由無(wú)色變?yōu)闇\紅色時(shí)停止滴加。該過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式為____________；

②H3AsO4第一步電離方程式H3AsO4H2AsO4-+H+的電離常數(shù)為Ka1,則pKa1=_________(p Ka1 = -lg Ka1 )；

Answer 1

【答案】 2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S 2△H1-3△H2-△H3 bd 小于 大于 OH- + H3AsO3H2AsO3- + H2O 2.2

【解析】分析：（1）根據(jù)As的核外電子排布畫出砷的原子結(jié)構(gòu)示意圖；

（2）根據(jù)電子得失守恒和原子守恒書寫方程式；

（3）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算；

（4）①根據(jù)平衡狀態(tài)的特征判斷；

②根據(jù)tm時(shí)反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，向正反應(yīng)方向進(jìn)行判斷；

③根據(jù)濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響分析；

④根據(jù)平衡時(shí)離子的濃度結(jié)合平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；

（5）①根據(jù)圖像結(jié)合溶液顏色變化判斷產(chǎn)物；

②根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式結(jié)合圖中等濃度點(diǎn)計(jì)算。

詳解：（1）砷為33號(hào)元素，原子結(jié)構(gòu)示意圖為；

（2）根據(jù)題干信息可知As2S3+O2→H3AsO4+S，As2S3化合價(jià)總共升高10價(jià)，利用得失電子守恒配平得：2As2S3+5O2→4H3AsO4+6S，再考慮質(zhì)量守恒，反應(yīng)前少了6O、12H，故方程式為2As2S3+5O2+6H2O＝4H3AsO4+6S；

（3）已知：

①As(s)+H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s) ΔH1

②H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH2

③2As(s)+O2(g) =As2O5(s) ΔH3

根據(jù)蓋斯定律可知①×1-②×3-③即得到反應(yīng)As2O5(s)+3H2O(l)＝2H3AsO4(s)的ΔH＝2△H1-3△H2-△H3；

（4）①a、溶液pH不變時(shí)，則c(OH—)也保持不變，能判斷反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，a錯(cuò)誤；b、根據(jù)速率關(guān)系v(I—)=2v(AsO33—)，則等式始終成立，不能判斷反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，b正確；c、由于提供的Na3AsO3總量一定，所以c(AsO43—)/c(AsO33—)不再變化，能判斷反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，c錯(cuò)誤；d、c(I-)=y mol/L時(shí)，即c(AsO43)=c(I-)，事實(shí)兩者濃度關(guān)系一定是2c(AsO43)=c(I-)，不能判斷反應(yīng)平衡狀態(tài)，d正確，答案選bd；

②反應(yīng)從正反應(yīng)開始進(jìn)行，tm時(shí)反應(yīng)繼續(xù)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，故v逆小于v正；

③tm時(shí)比tn時(shí)，AsO43—濃度更小，所以逆反應(yīng)速率也更小，tn時(shí)v逆大于tm時(shí)v逆；

④反應(yīng)前，三種溶液混合后，Na3AsO3濃度為，同理I2的濃度為xmol/L，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生成c(AsO43—)為ymol/L，則反應(yīng)生成c(I—)為2ymol/L，消耗AsO33—、I2濃度均為ymol/L，平衡時(shí)c(AsO33—)為(x-y)mol/L、c(I2)為(x-y)mol/L，pH=14，即c(OH—)=1mol/L，則；

（5）①?gòu)念}圖-1可知pH由小變大時(shí)，H3AsO3濃度減小，H2AsO3—濃度增大，當(dāng)溶液由無(wú)色變?yōu)闇\紅色時(shí)，主要的離子反應(yīng)應(yīng)該為：OH-+H3AsO3＝H2AsO3-+H2O；

②H3AsO4的第一步電離方程式為H3AsO4H2AsO4-+H+，其電離常數(shù)Ka1＝，由題圖-2可知c(H3AsO4)＝c(H2AsO4-)，c(H+)=10-2.2mol/L，pKa1＝-lgKa1＝-lg10-2.2＝2.2。