Question

砷(As)与氮同一主族，As原子比N原子多两个电子层。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)As的原子序数为______________________。

(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)己知：As(s)+H₂(g)+2O₂(g)=H₃AsO₄(s)    

H₂(g)+O₂(g)=H₂O(l)                      

2As(s)+O₂(g)=As₂O₅(s)                   

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

(4)298K肘，将2OmL 3xmol·L^-1 Na₃AsO₃、20m L3xmol·L^-1 I₂和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO₃^3-(aq)+I₂(aq)+2OH^- AsO₄^3-(aq) +2I^-(aq)+H₂O(l)。溶液中c(AsO₄^3-)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.v(I^-)=2v(AsO₃^3-)    b.溶液的pH不再变化

c.c(I^-)=ymol·L^-1 d.c(AsO₄^3-)/c(AsO₃^3-)不再变化

②t_m时，v_正____v_逆(填“大于”、“小于”或“等于”)。

③) t_m时v_逆____t_n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为_____(用x、y表示)。

Answer

33 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 2△H1-3△H2-△H3 b d 大于 小于 tm时生成物浓度较低

【解析】

（1）同族元素最外层电子数相等，相差两个电子层，则利用核外电子排布规律作答；

（2）依据氧化还原的规律作答；结合压强对反应平衡的影响因素分析；

（3）依据盖斯定律作答；

（4）

（1）砷(As)与氮处于同一主族，As原子比N原子多两个电子层，原子核外有四个电子层，最外层5个电子，砷元素原子序数为7+8+18 = 33，

故答案为：33；

（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．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-），a项错误；

b．溶液pH不变时，则c（OH-）也保持不变，反应达到平衡状态，b项正确；

c．由图可知，当c（AsO43-）=y mol•L-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 mol•L-1，所以c（I-）=ymol•L-1时没有达到平衡状态，c项错误；

d．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，d项正确；

故答案为：b d；

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) = x mol/L，同理I2的浓度为x mol/L，反应达到平衡时，生产c（AsO43-）为ymol/L，则反应生产的c（I-）= 2y mol/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-）=1 mol/L，则 ，

故答案为：4y3/(x－y)2。