Question

【題目】Ⅰ．砷（As）是第四周期VA族元素，可以形成As2O3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有著廣泛的用途。回答下列問題：

（1）畫出砷的原子結(jié)構(gòu)示意圖______________。

（2）工業(yè)上常將含砷廢渣（主要成分為As2S3）制成漿狀，通入O2氧化，生成H3AsO4和單質(zhì)硫。寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________。

（3）298K時，將20mL3×mol·L－1Na3AsO3、20mL3×mol·L－1I2和20ml NaOH溶液混合，發(fā)生反應(yīng)：。溶液中與反應(yīng)時間（t）的關(guān)系如圖所示。

①下列可判斷反應(yīng)達到平衡的是________（填標(biāo)號）。

a．溶液的pH不再變化

b．v（I－）＝2v（）

C．／不再變化

d．c（I－）＝2ymol·L－1

②tm時，V正________V逆（填“大于”“小于”或“等于”）。

③tm時V逆________tm時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與H2為原料，在一定條件下均可合成甲醇，你認(rèn)為用哪種合成設(shè)計線路更符合“綠色化學(xué)”理念：（用化學(xué)反應(yīng)方程式表示）________。

（2）如圖所示是用于合成甲醇產(chǎn)品中甲醇含量的檢測儀。

寫出該儀器工作時的總反應(yīng)式及正極反應(yīng)式：

總反應(yīng)式__________________________

正極反應(yīng)式__________________________

Answer 1

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

【解析】Ⅰ．（1）As的原子序數(shù)是33，砷的原子結(jié)構(gòu)示意圖為。（2）根據(jù)電子得失守恒和原子守恒可知As2S3與O2反應(yīng)生成H3AsO4和單質(zhì)硫的化學(xué)方程式為2As2S3＋5O2＋6H2O＝4H3AsO4＋6S。（3）①a．溶液pH不變時，則c(OH-)也保持不變，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；b．根據(jù)速率關(guān)系，v（I－）/2=v(AsO33－)，則v(I)=2v(AsO33－)始終成立，v(I)=2v(AsO33－)時反應(yīng)不一定處于平衡狀態(tài)；c．由于提供的Na3AsO3總量一定，所以c(AsO43－)/c(AsO33－)不再變化時，c(AsO43－)與c(AsO33－)也保持不變，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；d．平衡時c(I)=2c(AsO33－)=2×ymol/L=2ymol/L時反應(yīng)是平衡狀態(tài)，答案選acd。②反應(yīng)從正反應(yīng)開始進行，tm時反應(yīng)繼續(xù)正向進行，v正>v逆。③tm時AsO43－濃度更小，反應(yīng)速率更慢，所以逆反應(yīng)速率：tm<tn。

Ⅱ．（1）根據(jù)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“綠色化學(xué)”理念。（2）負極甲醇失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極氧氣得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，由于是酸性電解質(zhì)溶液，所以正極反應(yīng)式為3O2＋12e－＋12H＋＝6H2O，總反應(yīng)式為2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O。