Question

2．砷（As）是第四周期第V A族元素，用化学用语回答问题：
（1）砷的最高价氧化物对应的水化物化学式是H₃AsO₄，气态氢化物的稳定性A_SH₃小于（填写“大于”或“小于”）NH₃．
（2）砷在自然界中主要以硫化物形式（如雄黄As₄S₄、雌黄As₂S₃等）存在．雄黄和雌黄的转换关系如图1所示：
①气体物质a是SO₂（填化学式）．
②第I步反应的离子方程式是2As₂S₃+4H⁺+2Sn²⁺=As₄S₄+2H₂S+2Sn⁴⁺．

（3）Na₂HAsO₃溶液呈碱性，原因是HAsO₃^2-+H₂O?H₂AsO₃^-+OH^-（用离子方程式表示），该溶液中c（H₂AsO₃^-）＞ c（AsO₃^3-）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（4）某原电池装置如图2所示，电池总反应为AsO₄^3-++2I^-+H₂O?AsO₃^3-+I₂+2OH^-．当P池中溶液由无色变蓝色时，正极上的电极反应式为AsO₄^3-+2e^-+H₂O=AsO₃^3-+2OH^-；当电流计指针归中后向Q中加入一定量的NaOH，电流计指针反向偏转，此时P中的反应式是I₂+2e^-=2I^-．

Answer 1

分析 （1）As元素的最高正价为+5价，最高价氧化物对应的水化物化学式与磷酸相似；同主族从上到下，氢化物的稳定性减弱；
（2）①雄黄在空气中加热至300℃时会 两种氧化物，其中一种氧化物为剧毒的砒霜（As₂O₃），依据原子守恒可知另一种氧化物为二氧化硫；
②依据转化关系分析可知，雌黄（As₂S₃）酸性溶液中和Sn²⁺离子发生氧化还原反应生成As₄S₄、H₂S、Sn⁴⁺，结合电荷守恒、原子守恒配平书写离子方程式；
（3）Na₂HAsO₃溶液呈碱性，是因为HAsO₃^2-在溶液中发生水解反应；HAsO₃^2-的水解程度大于电离程度；
（4）电池总反应为AsO₄^3-+2I^-+H₂O?AsO₃^3-+I₂+2OH^-，当P池中溶液由无色变成蓝色时，说明P池生成I₂，发生氧化反应，是负极，则Q池中发生正极的还原反应，AsO₄^3-得电子还原为AsO₃^3-，加入NaOH溶液，反应逆向进行，此时Q池中发生氧化反应为负极反应，P为正极，P池中I₂得电子还原为I^-．

解答 解：（1）As元素的最高正价为+5价，最高价氧化物对应的水化物化学式与磷酸相似，则砷的最高价氧化物对应的水化物化学式是H₃AsO₄；同主族从上到下，氢化物的稳定性减弱，则气态氢化物的稳定性AsH₃小于NH₃；
故答案为：H₃AsO₄；小于；
（2）①雄黄在空气中加热时会 两种氧化物，其中的一种氧化物为剧毒的砒霜（As₂O₃），由原子守恒可知反应为：As₄S₄+7O₂$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$2As₂O₃+4SO₂，另一种氧化物为二氧化硫；
故答案为：SO₂；
②依据转化关系分析可知，雌黄（As₂S₃）酸性溶液中和Sn²⁺离子发生氧化还原反应生成As₄S₄、H₂S、Sn⁴⁺，结合电荷守恒、原子守恒配平书写离子方程式为：2As₂S₃+4H⁺+2Sn²⁺=As₄S₄+2H₂S+2Sn⁴⁺，
故答案为：2As₂S₃+4H⁺+2Sn²⁺=As₄S₄+2H₂S+2Sn⁴⁺；
（3）Na₂HAsO₃溶液呈碱性，是因为HAsO₃^2-在溶液中发生水解反应，其水解反应的离子方程式为HAsO₃^2-+H₂O?H₂AsO₃^-+OH^-；Na₂HAsO₃溶液呈碱性，说HAsO₃^2-的水解程度大于电离程度，所以该溶液中c（H₂AsO₃^-）＞c（AsO₃^3-）；
故答案为：HAsO₃^2-+H₂O?H₂AsO₃^-+OH^-；＞；
（4）电池总反应为AsO₄^3-+2I^-+H₂O?AsO₃^3-+I₂+2OH^-，当P池中溶液由无色变成蓝色时，说明P池生成I₂，发生氧化反应，是负极，则Q池中发生正极的还原反应，AsO₄^3-得电子还原为AsO₃^3-，则正极的电极方程式为AsO₄^3-+2e^-+H₂O=AsO₃^3-+2OH^-；加入NaOH溶液，反应逆向进行，此时Q池中发生氧化反应为负极反应，P为正极，P池中I₂得电子还原为I^-，电极方程式为：I₂+2e^-=2I^-；
故答案为：AsO₄^3-+2e^-+H₂O=AsO₃^3-+2OH^-； I₂+2e^-=2I^-．

点评 本题以As及其化合物的性质为研究对象，综合考查了水解平衡与电离平衡、氧化还原反应的分析与计算、原电池原理及平衡的移动等，题目难度中等，对提高学生分析问题解决问题的能力培养有一定帮助，注意从得失电子的角度分析原电池反应．