Question

【題目】（14分）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．回答下列問題：
（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 ． 該反應(yīng)需要在加壓下進(jìn)行，原因是 ．
（3）已知：As（s）+ H2（g）+2O2（g）=H3AsO4（s）△H1
H2（g）+ O2（g）=H2O（l）△H2
2As（s）+ O2（g）=As2O5（s）△H3
則反應(yīng)As2O5（s）+3H2O（l）=2H3AsO4（s）的△H= ．
（4）298K時(shí)，將20mL 3x molL﹣1 Na3AsO3、20mL 3x molL﹣1 I2和20mL NaOH溶液混合，發(fā)生反應(yīng)：AsO33﹣（aq）+I2（aq）+2OH﹣AsO43﹣（aq）+2I﹣（aq）+H2O（l）．溶液中c（AsO43﹣）與反應(yīng)時(shí)間（t）的關(guān)系如圖所示．

①下列可判斷反應(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（AsO33﹣）
c．c （AsO43﹣）/c （AsO33﹣）不再變化
d．c（I﹣）=y molL﹣1
②tm時(shí)，v正 v逆（填“大于”“小于”或“等于”）．
③tm時(shí)v逆tn時(shí)v逆（填“大于”“小于”或“等于”），理由是 ．
④若平衡時(shí)溶液的pH=14，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為 ．

Answer 1

【答案】
（1）
（2）2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S；加壓反應(yīng)速率增大，而且平衡右移，可提高生產(chǎn)效率
（3）2△H1﹣3△H2﹣△H3
（4）ac；大于；小于；tm時(shí)AsO43﹣濃度更小，反應(yīng)速率更慢；
【解析】解：（1）砷元素原子序數(shù)為33，原子核外有四個(gè)電子層，最外層5個(gè)電子，原子結(jié)構(gòu)示意圖為 ，
所以答案是： ；（2）工業(yè)上常將含砷廢渣（主要成分為As2O3）制成漿狀，通入O2氧化，生成H3AsO4和單質(zhì)硫，砷元素化合價(jià)+3價(jià)變化為+5價(jià)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S，增大壓強(qiáng)，可增大反應(yīng)速率，并使平衡正向移動(dòng)，增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，
所以答案是：2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S；加壓反應(yīng)速率增大，而且平衡右移，可提高生產(chǎn)效率；（3）已知：①As（s）+ H2（g）+2O2（g）=H3AsO4（s）△H1
②H2（g）+ O2（g）=H2O（l）△H2
③2As（s）+ O2（g）=As2O5（s）△H3
則利用蓋斯定律將①×2﹣②×3﹣③可得As2O5（s）+3H2O（l）=2H3AsO4（s）△H=2△H1﹣3△H2﹣△H3 ，
所以答案是：2△H1﹣3△H2﹣△H3；（4）①a．溶液pH不變時(shí)，則c（OH﹣）也保持不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a正確；
b．同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，無論是否達(dá)到平衡，都存在v（I﹣）=2v（AsO33﹣），故b錯(cuò)誤；
c．c （AsO43﹣）/c （AsO33﹣）不再變化，可說明各物質(zhì)的濃度不再變化，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c正確；
d．由圖可知，當(dāng)c （AsO43﹣）=y molL﹣1時(shí)，濃度不再發(fā)生變化，則達(dá)到平衡狀態(tài)，由方程式可知此時(shí)c（I﹣）=2y molL﹣1 ， 所以c（I﹣）=y molL﹣1時(shí)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤．
所以答案是：ac；
②反應(yīng)從正反應(yīng)開始進(jìn)行，tm時(shí)反應(yīng)繼續(xù)正向進(jìn)行，則v正 大于 v逆 ， 所以答案是：大于；
③tm時(shí)比tn時(shí)濃度更小，則逆反應(yīng)速率更小，所以答案是：小于；tm時(shí)AsO43﹣濃度更小，反應(yīng)速率更慢；
④反應(yīng)前，三種溶液混合后，Na3AsO3的濃度為3xmol/L× =xmol/L，同理I2的濃度為xmol/L，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生產(chǎn)c（AsO43﹣）為ymol/L，則反應(yīng)生產(chǎn)的c（I﹣）=2ymol/L，消耗的AsO33﹣、I2的濃度均為ymol/L，平衡時(shí)c（AsO33﹣）=（x﹣y）mol/L，c（I2）=（x﹣y）mol/L，溶液中c（OH﹣）=1mol/L，則K= = ，
所以答案是： ．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）才能正確解答此題．