Question

[2017·新课标Ⅲ]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)         ΔH₁

H₂(g)+O₂(g)=H₂O(l)                   ΔH₂

2As(s)+O₂(g) =As₂O₅(s)                ΔH₃

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

（4）298 K时，将20 mL 3x mol·L⁻¹ Na₃AsO₃、20 mL 3x mol·L⁻¹ I₂和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：(aq)+I₂(aq)+2OH⁻(aq)(aq)+2I⁻(aq)+ H₂O(l)。溶液中c()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()

c．c()/c()不再变化

d．c(I⁻)=y mol·L⁻¹

②t_m时，v_正_____ v_逆（填“大于”“小于”或“等于”）。

③t_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K为___________。

Answer

2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S 增加反应物O2的浓度，提高As2S3的转化速率 2△H1−3△H2−△H3 ac 大于 小于 tm时生成物浓度较低

【解析】

（1）砷是33号元素，原子核外电子排布式[Ar]3d104s24p3，原子结构示意图正确答案：；

（2）原已知可以得到As2S3+O2→H3AsO4+S，As2S3总共升高10价，得失电子配平得2As2S3+5O2→4H3AsO4+6S，再考虑质量守恒，反应前少12H、6O ，所以反应原理为2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S。该反应加压时，增加反应物O2的浓度，平衡正向移动，能够有效提高As2S3的转化率；

（3）待求解反应可以由反应①×2-反应②×3-反应③，则△H=2△H1-3△H2-△H3 ；

（4）①a溶液pH不变时，则c（OH-）也保持不变，反应处于平衡状态；b 根据速率关系，v（I-）/2=v(AsO33-)，则b的等式始终成立，反应不一定处于平衡状态；c由于提供的Na3ASO3总量一定，所以c(AsO43-)/c(AsO33-)不再变化时，c(AsO43-)与c(AsO33-)也保持不变，反应处于平衡状态；d c(I-)=y mol/L时，即c(AsO43−)=c(I-)，事实两者浓度关系一定是2c(AsO43−)=c(I-)，则此时不是平衡状态，故答案：ac。②反应从正反应开始进行，tm时反应继续正向进行，v正>v逆。正确答案：大于。③tm时比tn时AsO43-浓度更小，所以逆反应速率也更小，正确答案：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浓度为 ，同理I2浓度为xmol/L，反应达到平衡时，生成c（AsO43-）为ymol/L，则反应生成I-浓度c（I-）=2ymol/L，消耗AsO33-、I2浓度均为ymol/L，平衡时c(AsO33-)为 (x-y) mol/L，c（I2）为（x-y）mol/L，溶液中c(OH-)=1mol/L，K=。