Question

【題目】砷及其化合物在半導體、農(nóng)藥制造等方面用途非常廣泛。回答下列問題：

（1）AsH3的電子式為___。

（2）改變0.1mol·L-1三元弱酸H3AsO4溶液的pH，溶液中的H3AsO4、H2AsO4-、HAsO42-及AsO43-的物質(zhì)的量分布分數(shù)隨pH的變化如圖所示：

①lgKa1(H3AsO4)=_____。

②用甲基橙作指示劑，用NaOH溶液滴定H3AsO4發(fā)生的主要反應的離子方程式為___。

（3）焦炭真空冶煉砷時需加入催化劑，其中部分熱化學反應如下：

反應Ⅰ．As2O3(g)+3C(s)2As(g)+3CO(g) △H1=akJ·mol-1

反應Ⅱ．As2O3(g)+3C(s) As4(g)+3CO(g) △H2=bkJ·mol-1

反應Ⅲ．As4(g)4As(g) △H

①△H=____kJ·mol-1（用含a、b的代數(shù)式表示）。

②反應中催化劑的活性會因為發(fā)生反應Ⅱ（生成As4）而降低，同時存在的反應Ⅲ使As4量減少。相關數(shù)據(jù)如下表：

		反應Ⅱ	反應Ⅲ
活化能（kJ·mol-1）	催化劑X	56	75
	催化劑Y	37	97

由上表判斷催化劑X____（填“優(yōu)于”或“劣于”）Y，理由是_____。

（4）反應2As2S3(s)4AsS(g)+S2(g)達平衡時氣體總壓的對數(shù)值lg（p/kPa）與溫度的關系如圖所示：

①對應溫度下，B點的反應速率v（正）_____v（逆）（填“>”“<”或“=”）。

②A點處，AsS(g)的分壓為____kPa，該反應的Kp=_____kPa5（Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)）。

Answer 1

【答案】 -2.2 H3AsO4+OH-═H2AsO4-+H2O 2a-2b 優(yōu)于 相對于催化劑Y，使用催化劑X時，反應Ⅱ（生成As4）的活化能更大，生成As4的反應速率小，而反應Ⅲ活化能相對較小，消耗As4的反應速率大 > 0.8 8.192×10-2

【解析】

（1）因為As和N位于同主族，AsH3與NH3的電子式類似，即AsH3的電子式為；

（2）①H3AsO4H2AsO4－＋H＋，Ka1=，根據(jù)圖像，當c(H2AsO4－)=c(H3AsO4)時，溶液的pH=2.2，即Ka1=c(H＋)=10－2.2，即pKa1=－2.2；

②甲基橙的變色范圍是3.1～4.4，溶液顯酸性，根據(jù)圖像，用甲基橙作指示劑，滴定到終點溶液顏色變化是紅色變?yōu)槌壬�，因此與氫氧化鈉反應的離子方程式為H3PO4＋OH－=H2PO4－＋H2O；

（3）①反應Ⅲ=反應I×2－反應Ⅱ×2，即△H=(2a－2b)kJ·mol－1；

②催化劑降低活化能，活化能越小，反應速率越快，對比表格數(shù)據(jù)，相對于催化劑Y，使用催化劑X時，反應Ⅱ（生成As4）的活化能更大，生成As4的反應速率小，而反應Ⅲ活化能相對較小，消耗As4的反應速率大，因此催化劑X優(yōu)于催化劑Y；

（4）①根據(jù)圖像，圖中所給曲線為平衡線，依據(jù)反應方程式，B點達到A點，氣體總壓的對數(shù)值增大，說明反應向正反應方向進行，即v(正)>v(逆)；

②A點氣體總壓為1kPa，分壓等于總壓×氣體組分物質(zhì)的量分數(shù)，即AsS(g)的分壓為1kPa×4/5=0.8kPa，S2(g)的分壓為1kPa×1/5=0.2kPa，Kp=p4(AsS)×p(S2)=(0.8)4×0.2=8.192×10－2。