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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
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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)△H1
H2(g)+
O2(g)=H2O(l)△H2
2As(s)+
O2(g)=As2O5(s)△H3
则反应As2O5(s)+3H2O(l)=2H3AsO4(s)的△H=___.
(4)298K时,将20mL 3x mol•L-1 Na3AsO3、20mL 3x mol•L-1 I2和20mL NaOH溶液混合,发生反应:AsO33-(aq)+I2(aq)+2OH-⇌AsO43-(aq)+2I-(aq)+H2O(l).溶液中c(AsO43-)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(AsO33-)
c.c (AsO43-)/c (AsO33-)不再变化
d.c(I-)=y mol•L-1
②tm时,v正___ v逆(填“大于”“小于”或“等于”).
③tm时v逆___ tn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___.
(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)+
3 |
2 |
H2(g)+
1 |
2 |
2As(s)+
5 |
2 |
则反应As2O5(s)+3H2O(l)=2H3AsO4(s)的△H=___.
(4)298K时,将20mL 3x mol•L-1 Na3AsO3、20mL 3x mol•L-1 I2和20mL NaOH溶液混合,发生反应:AsO33-(aq)+I2(aq)+2OH-⇌AsO43-(aq)+2I-(aq)+H2O(l).溶液中c(AsO43-)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(AsO33-)
c.c (AsO43-)/c (AsO33-)不再变化
d.c(I-)=y mol•L-1
②tm时,v正___ v逆(填“大于”“小于”或“等于”).
③tm时v逆___ tn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___.
▼优质解答
答案和解析
(1)砷元素原子序数为33,原子核外有四个电子层,最外层5个电子,原子结构示意图为,
故答案为:;
(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)+
H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s)△H1
②H2(g)+
O2(g)=H2O(l)△H2
③2As(s)+
O2(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.溶液pH不变时,则c(OH-)也保持不变,反应达到平衡状态,故a正确;
b.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-),故b错误;
c.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,故c正确;
d.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-)=y mol•L-1时没有达到平衡状态,故d错误.
故答案为:ac;
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×
=xmol/L,同理I2的浓度为xmol/L,反应达到平衡时,生产c(AsO43-)为ymol/L,则反应生产的c(I-)=2ymol/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-)=1mol/L,则K=
=
,
故答案为:
.
故答案为:;
(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 |
2 |
②H2(g)+
1 |
2 |
③2As(s)+
5 |
2 |
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.溶液pH不变时,则c(OH-)也保持不变,反应达到平衡状态,故a正确;
b.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-),故b错误;
c.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,故c正确;
d.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-)=y mol•L-1时没有达到平衡状态,故d错误.
故答案为:ac;
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 |
y•(2y)2 |
(x-y)•(x-y)×12 |
4y3 |
(x-y)2 |
故答案为:
4y3 |
(x-y)2 |
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