Question

【题目】砷元素广泛存在于自然界，砷与其化合物被运用在农药、除草剂、杀虫剂等。

（1）砷的常见氧化物有 As2O3 和 As2O5，其中 As2O5 热稳定性差。根据图 1 写出 As2O5 分解为 As2O3 的热化学方程式_________________。

（2）砷酸钠具有氧化性，298 K 时，在 100 mL 烧杯中加入 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，发生下列反应：AsO43-(无色)+2I-+2H+ AsO33-(无色)+I2(浅黄色)+H2O ΔH。测得溶液中 c(I2)与时间(t)的关系如图 2 所示（溶液体积变化忽略不计）。

①下列情况表明上述可逆反应达到平衡状态的是_______（填字母代号）。

a．溶液颜色保持不再变化 b．c(AsO33-)+c(AsO43-)不再变化

c．AsO43-的生成速率等于 I2 的生成速率 d．保持不再变化

②0～10 min 内，I的反应速率 v(I)＝_______。

③在该条件下，上述反应的平衡常数 K＝______。

④升高温度，溶液中 AsO43-的平衡转化率减小，则该反应的 ΔH______0(填“大于”“小于”或“等于”)。

（3）雄黄（As4S4）在空气中加热至 300℃时会生成两种氧化物，其中一种氧化物为剧毒的砒霜（As2O3）， 另一种氧化物为______（填化学式），可用双氧水将 As2O3 氧化为 H3AsO4 而除去，写出该反应的化学方 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分解为As2O3需要吸收的热量为-619kJ/mol-(-914.6kJ/mol)=+295.4 kJmol-1，以此书写热化学方程式；

(2)①根据反应到达平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各物质的浓度、百分含量不变分析判断；②根据v=计算；③计算平衡状态下的浓度，结合平衡常数K=计算；④升高温度，AsO43-的平衡转化率减小，说明平衡逆向进行；

(3)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，过氧化氢中氢元素化合价-1价变化为-2价，As元素化合价+3价变化为+5价，结合电子守恒和原子守恒写出该反应的化学方程式。

(1)由图象可知，As2O5分解为As2O3需要吸收的热量为-619kJ/mol-(-914.6kJ/mol) =+295.4 kJmol-1，则热化学方程式As2O5(s)=As2O3(s)+O2(g) △H=+295.4 kJmol-1，故答案为：As2O5(s)=As2O3(s)+O2(g) △H=+295.4kJmol-1；

(2)①AsO43-(无色)+2I-+2H+ AsO33-(无色)+I2(浅黄色)+H2O。a．溶液颜色不再变化，说明碘的浓度不变，反应达到平衡状态，故a正确；b．根据原子守恒可知，c(AsO33-)+c(AsO43-)始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故b错误；c．AsO43-的生成速率等于I2的生成速率，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故c正确；d．根据方程式，AsO33-和I2的物质的量相同，=1，始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故d错误；故答案为：ac；

②图2可知，I2浓度变化为0.015mol/L，I-浓度变化0.03mol/L，0-10min，v(I-)==0.003mol/(Lmin)，故答案为：0.003mol/(Lmin)；

③

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

④升高温度，AsO43-的平衡转化率减小，说明平衡逆向进行，正反应为放热反应，△H小于0，故答案为：小于；

(3)雄黄在空气中加热至300℃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 2As2O3+4SO2，另一种氧化物为二氧化硫，双氧水将As2O3氧化为H3AsO4而除去，氧化还原反应中过氧化氢中氢元素化合价-1价变化为-2价，As元素化合价+3价变化为+5价，结合电子守恒和原子守恒写出该反应的化学方程式为2H2O2+H2O+As2O3=2H3AsO4，故答案为：SO2；2H2O2+As2O3+H2O=2H3AsO4。