Question

【题目】砷及其化合物有着广泛的用途。砷有两种常见的弱酸，砷酸(H3AsO4)和亚砷酸(H3AsO3)。已知砷酸(H3AsO4)的pKa1、pKa2、pKa3依次为2.25、6.77、11.40(pKa=-lgKa)。回答下列问题:

（1）已知:As(s)+H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s)ΔHl

H2(g)+O2(g)=H2O(1)ΔH2

As(s)+ O2(g)= As2O5(s) ΔH3

则反应As2O5(g)+3H2O(1)=2H3AsO4(s) ΔH=_________。

（2）写出砷酸(H3AsO4)的第二步电离方程式___________________________________。

（3）NaH2AsO4溶液呈______(填“酸性”、“中性”或“碱性”),试通过计算说明________________________。

（4）亚砷酸(H3AsO3)水溶液中存在多种微粒形态，各种微粒分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与溶液的pH关系如下图所示。

以酚酞为指示剂(变色范围pH8.2~10.0)，将NaOH溶液逐滴加入到H3AsO3溶液中，当溶液由无色变为浅红色时停止滴加。该过程中主要反应的离子方程式为__________________________。

（5）某化学兴趣小组同学欲探究可逆反应AsO33-+I2+2OH-AsO43-+2I-+H2O。设计如下图I所示装置。实验操作及现象:按图I装置加入试剂并连接装置，电流由C2流入C1。当电流变为零时，向图I装置左边烧杯中逐滴加入一定量2mol/L盐酸，发现又产生电流，实验中电流与时间的关系如图II所示。

①图II中AsO43-的逆反应速率:a____b(填“>”、”<”或“=”)。

②写出图II中c点对应图I装置的正极反应式__________________________。

③能判断该反应达到平衡状态的是________________。

a.2v(I-)正=v(AsO33-)逆 b.溶液的pH不再变化

c.电流表示数变为零 d.溶液颜色不再变化

Answer 1

【答案】 2ΔH1-3ΔH2-2ΔH3 H2AsO4-H++HAsO42- 酸性 Ka3===10-11.75<10-6.77即Ka2>Ka3，溶液呈酸 H3ASO3+OH-=H2AsO3-+H2O < AsO43-+2e-+2H+=AsO32-+H2O bcd

【解析】（1）已知:①As(s)+H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s)ΔHl

②H2(g)+O2(g)=H2O(1)ΔH2

③As(s)+ O2(g)= As2O5(s) ΔH3

根据盖斯定律，由①×2-②×3-③×2得反应As2O5(g)+3H2O(1)=2H3AsO4(s) ΔH=2ΔH1-3ΔH2-2ΔH3；（2）砷酸(H3AsO4)为多元弱酸，分步电离，第二步电离方程式为H2AsO4-H++HAsO42-；（3）NaH2AsO4溶液呈酸性，Ka3===10-11.75<10-6.77即Ka2>Ka3，溶液呈酸；（4） 根据图中曲线变化，以酚酞为指示剂(变色范围pH8.2~10.0)，将NaOH溶液逐滴加入到H3AsO3溶液中，当溶液由无色变为浅红色时停止滴加，该过程主要为H3ASO3转化为H2AsO3-，则主要反应的离子方程式为H3ASO3+OH-=H2AsO3-+H2O；（5）①随着反应的进行，离子浓度减小，电流减小，正反应速率减小，逆反应速率增大，故图II中AsO43-的逆反应速率:a<b；②图II中c点酸性条件下对应图I装置的正极AsO43-得电子产生AsO33-，电极反应式为AsO43-+2e-+2H+=AsO32-+H2O；③a.根据速率关系， v(I-)正=2v(AsO33-)逆，则等式始终成立，反应不一定处于平衡状态； b.溶液的pH不再变化，则氢氧根离子浓度也保持不变，反应处于平衡状态；c.电流表示数变为零则氧化还原反应中电子转移不再增减，反应物的浓度保持不变，反应处于平衡状态；d.溶液颜色不再变化，则碘单质的浓度保持不变，反应处于平衡状态；答案选bcd。