Question

【題目】砷元素廣泛存在于自然界，砷與其化合物被運(yùn)用在農(nóng)藥、除草劑、殺蟲劑等。

（1）砷的常見氧化物有 As2O3 和 As2O5，其中 As2O5 熱穩(wěn)定性差。根據(jù)圖 1 寫出 As2O5 分解為 As2O3 的熱化學(xué)方程式_________________。

（2）砷酸鈉具有氧化性，298 K 時(shí)，在 100 mL 燒杯中加入 10 mL 0.1 mol/L Na3AsO4 溶液、20 mL 0.1 mol/L KI 溶液和 20 mL 0.05 mol/L硫酸溶液，發(fā)生下列反應(yīng)：AsO43-(無(wú)色)+2I-+2H+ AsO33-(無(wú)色)+I2(淺黃色)+H2O ΔH。測(cè)得溶液中 c(I2)與時(shí)間(t)的關(guān)系如圖 2 所示（溶液體積變化忽略不計(jì)）。

①下列情況表明上述可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______（填字母代號(hào)）。

a．溶液顏色保持不再變化 b．c(AsO33-)+c(AsO43-)不再變化

c．AsO43-的生成速率等于 I2 的生成速率 d．保持不再變化

②0～10 min 內(nèi)，I的反應(yīng)速率 v(I)＝_______。

③在該條件下，上述反應(yīng)的平衡常數(shù) K＝______。

④升高溫度，溶液中 AsO43-的平衡轉(zhuǎn)化率減小，則該反應(yīng)的 ΔH______0(填“大于”“小于”或“等于”)。

（3）雄黃（As4S4）在空氣中加熱至 300℃時(shí)會(huì)生成兩種氧化物，其中一種氧化物為劇毒的砒霜（As2O3）， 另一種氧化物為______（填化學(xué)式），可用雙氧水將 As2O3 氧化為 H3AsO4 而除去，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方 程式_________。

Answer 1

【答案】As2O5(s)＝As2O3(s)+O2(g ) △H＝+295.4 kJ/mol ac 0.003 mol/(L·min) 4.5×106 L3/mol3 小于 SO2 2H2O2+H2O+As2O3＝2H3AsO4

【解析】

(1)As2O5分解為As2O3需要吸收的熱量為-619kJ/mol-(-914.6kJ/mol)=+295.4 kJmol-1，以此書寫熱化學(xué)方程式；

(2)①根據(jù)反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度、百分含量不變分析判斷；②根據(jù)v=計(jì)算；③計(jì)算平衡狀態(tài)下的濃度，結(jié)合平衡常數(shù)K=計(jì)算；④升高溫度，AsO43-的平衡轉(zhuǎn)化率減小，說(shuō)明平衡逆向進(jìn)行；

(3)雄黃在空氣中加熱至300℃時(shí)會(huì) 兩種氧化物，其中一種氧化物為劇毒的砒霜(As2O3)，依據(jù)原子守恒可知另一種氧化物為二氧化硫，過氧化氫中氫元素化合價(jià)-1價(jià)變化為-2價(jià)，As元素化合價(jià)+3價(jià)變化為+5價(jià)，結(jié)合電子守恒和原子守恒寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。

(1)由圖象可知，As2O5分解為As2O3需要吸收的熱量為-619kJ/mol-(-914.6kJ/mol) =+295.4 kJmol-1，則熱化學(xué)方程式As2O5(s)=As2O3(s)+O2(g) △H=+295.4 kJmol-1，故答案為：As2O5(s)=As2O3(s)+O2(g) △H=+295.4kJmol-1；

(2)①AsO43-(無(wú)色)+2I-+2H+ AsO33-(無(wú)色)+I2(淺黃色)+H2O。a．溶液顏色不再變化，說(shuō)明碘的濃度不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a正確；b．根據(jù)原子守恒可知，c(AsO33-)+c(AsO43-)始終不變，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；c．AsO43-的生成速率等于I2的生成速率，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c正確；d．根據(jù)方程式，AsO33-和I2的物質(zhì)的量相同，=1，始終保持不變，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤；故答案為：ac；

②圖2可知，I2濃度變化為0.015mol/L，I-濃度變化0.03mol/L，0-10min，v(I-)==0.003mol/(Lmin)，故答案為：0.003mol/(Lmin)；

③

K═=4.5×106 L3/mol3，故答案為：4.5×106 L3/mol3；

④升高溫度，AsO43-的平衡轉(zhuǎn)化率減小，說(shuō)明平衡逆向進(jìn)行，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H小于0，故答案為：小于；

(3)雄黃在空氣中加熱至300℃時(shí)會(huì) 兩種氧化物，其中的一種氧化物為劇毒的砒霜(As2O3)，由原子守恒可知反應(yīng)為As4S4+7O2 2As2O3+4SO2，另一種氧化物為二氧化硫，雙氧水將As2O3氧化為H3AsO4而除去，氧化還原反應(yīng)中過氧化氫中氫元素化合價(jià)-1價(jià)變化為-2價(jià)，As元素化合價(jià)+3價(jià)變化為+5價(jià)，結(jié)合電子守恒和原子守恒寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H2O2+H2O+As2O3=2H3AsO4，故答案為：SO2；2H2O2+As2O3+H2O=2H3AsO4。