Question

【题目】Ⅰ．砷（As）是第四周期VA族元素，可以形成As2O3、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________________________________。

（3）298K时，将20mL3×mol·L－1Na3AsO3、20mL3×mol·L－1I2和20ml NaOH溶液混合，发生反应：。溶液中与反应时间（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．／不再变化

d．c（I－）＝2ymol·L－1

②tm时，V正________V逆（填“大于”“小于”或“等于”）。

③tm时V逆________tm时V逆（填“大于”“小于”或“等于”），理由是____________________________。

Ⅱ．碳是重要的短周期元素，可以形成CO、CO2、CH3OH（甲醇）等化合物。

（1）以CO或CO2与H2为原料，在一定条件下均可合成甲醇，你认为用哪种合成设计线路更符合“绿色化学”理念：（用化学反应方程式表示）________。

（2）如图所示是用于合成甲醇产品中甲醇含量的检测仪。

写出该仪器工作时的总反应式及正极反应式：

总反应式__________________________

正极反应式__________________________

Answer 1

【答案】 2As2S3＋5O2＋6H2O＝4H3AsO4＋6S acd 大于 小于 tm时AsO43－浓度更小，反应速率更慢 CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g） 2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O 3O2＋12e－＋12H＋=6H2O

【解析】Ⅰ．（1）As的原子序数是33，砷的原子结构示意图为。（2）根据电子得失守恒和原子守恒可知As2S3与O2反应生成H3AsO4和单质硫的化学方程式为2As2S3＋5O2＋6H2O＝4H3AsO4＋6S。（3）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v(I)=2v(AsO33－)始终成立，v(I)=2v(AsO33－)时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．平衡时c(I)=2c(AsO33－)=2×ymol/L=2ymol/L时反应是平衡状态，答案选acd。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。③tm时AsO43－浓度更小，反应速率更慢，所以逆反应速率：tm<tn。

Ⅱ．（1）根据方程式CO2（g）＋3H2（g）→CH3OH（g）+H2O（g）、CO（g）＋2H2（g）→CH3OH（g）可知CO（g）＋2H2（g）→CH3OH（g）更符合“绿色化学”理念。（2）负极甲醇失去电子发生氧化反应，正极氧气得到电子，发生还原反应，由于是酸性电解质溶液，所以正极反应式为3O2＋12e－＋12H＋＝6H2O，总反应式为2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O。