Question

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：AsO₄^3-(无色)+2I^-+2H⁺AsO₃^3-(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(AsO₃^3-)+c(AsO₄^3-)不再变化

c．AsO₄^3-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AsO₄^3-的平衡转化率减小，则该反应的ΔH______0(填“大于”“小于”或“等于”)。

（3）利用（2）中反应可测定含As₂O₃和As₂O₅的试样中的各组分含量（所含杂质对测定无影响），过程如下：

①将试样0.2000 g溶于NaOH溶液，得到含AsO₃^3-和AsO₄^3-的混合溶液。

②上述混合液用0.02500 mol•L^-1的I₂溶液滴定，用____做指示剂进行滴定。重复滴定2次，平均消耗I₂溶液40.00 mL。则试样中As₂O₅的质量分数是______。

（4）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

As2O5(s)＝As2O3(s)+O2(g ) △H＝+295.4 kJ/mol ac 0.003 mol/(L·min) 4.5×106 小于 淀粉 50.50% SO2 2H2O2+H2O+As2O3＝2H3AsO4

【解析】试题分析：（1）根据图1可知，1 molAs2O5分解生成1 mol As2O3和1mol O2 吸收295.4 kJ能量；（2）①a．溶液颜色保持不再变化 ，说明碘单质的浓度不变； b．c(AsO33-)+c(AsO43-)为定值等于0.06 mol/L；c．AsO43-的生成速率等于I2的生成速率，正逆反应速率相等； d． 为定值等于1:1；

②根据 计算0～10 min内I−的反应速率。

③利用“三段式”计算平衡常数K。

④升高温度，溶液中AsO43-的平衡转化率减小，说明平衡逆向移动。

（3）②根据淀粉遇碘变蓝色选择指示剂。根据关系式计算试样中As2O5的质量分数。

（4）根据元素守恒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SO2，双氧水将As2O3氧化为H3AsO4，根据电子守恒化学方程式。

解析：（1）根据图1可知，1 molAs2O5分解生成1 mol As2O3和1mol O2 吸收295.4 kJ能量， As2O5分解为As2O3的热化学方程式为As2O5(s)＝As2O3(s)+O2(g ) △H＝+295.4 kJ/mol；（2）①a．溶液颜色保持不再变化 ，说明碘单质的浓度不变，一定达到平衡状态，故a正确； b．c(AsO33-)+c(AsO43-)为定值等于0.06 mol/L，c(AsO33-)+c(AsO43-)不再变化不一定平衡，故b错误；c．AsO43-的生成速率等于I2的生成速率，正逆反应速率相等，一定平衡，故c正确； d． 为定值等于1:1， 保持不再变化不一定平衡，故d错误。

②根据 ， 0.0015 mol/(L·min)， 0.003 mol/(L·min)。

③

4.5×106；

④升高温度，溶液中AsO43-的平衡转化率减小，说明平衡逆向移动，正反应放热，ΔH < 0。

（3）②淀粉遇碘变蓝色，指示剂为淀粉。

设As2O3的质量为xg

根据AsO43-(无色)+2I-+2H+AsO33-(无色)+I2(浅黄色)+H2O可知，

X=0.099g

As2O5的质量分数是 50.50%

（4）根据元素守恒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SO2，双氧水将As2O3氧化为H3AsO4，根据电子守恒化学方程式为2H2O2+H2O+As2O3＝2H3AsO4。

点睛：正反应吸热，加热时平衡正向移动，平衡常数增大；正反应放热，加热时平衡逆向移动，平衡常数减小。