Question

5．砷（As）及其化合物在生產(chǎn)、醫(yī)療、科技等方面有許多應(yīng)用
（1）中國自古“信口雌黃”、“雄黃入藥”之說．雄黃As₂S₃和雌黃As₄S₄都是自然界中常見的砷化物，早期都曾用作繪畫顏料，因都有抗病毒療效也用來入藥．一定條件下，雌黃和雄黃的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖1所示．

①砷元素有+2、+3+5等常見價(jià)態(tài)．，雌黃和雄黃中S元素的價(jià)態(tài)相同，其價(jià)態(tài)是-2．I中發(fā)生的離子方程式是4H⁺+2Sn²⁺+2As₂S3=2H₂S↑+2Sn⁴⁺+As₄S₄．
②Ⅱ中，雄黃在空氣中加熱至300℃時(shí)會(huì)產(chǎn)生兩種物質(zhì)，若4.28g As₄S₄反應(yīng)轉(zhuǎn)移0.28mole^-，則a
為SO₂（填化學(xué)式）砒霜（As₂O₃）可用雙氧水將氧化成H₃AsO₄而除去，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：As₂O₃+2H₂O₂+H₂O=2H₃AsO₄．
（2）AsH₃是一種很強(qiáng)的還原劑，室溫下，0.4mol AsH₃氣體在空氣中自燃，氧化產(chǎn)物為As₂O₃固體，放出b kJ熱量，AsH₃自燃的熱化學(xué)方程式是：2AsH₃（g）+3O₂（g）=As₂O₃（s）+3H₂O（l）△H=-5bKJ/mol．
（3）將Na₃AsO₃（aq）+I₂（aq）+H₂O（l）?Na₂HasO₄（aq）+NaI （aq）設(shè)計(jì)成原電池如圖2所示，放電時(shí)電流強(qiáng)度（I）與時(shí)間關(guān)系如圖3所示．
①圖3中表示在該時(shí)刻上述可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的點(diǎn)是b（填字母）．
②已知：a點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖2中電流由C₁極經(jīng)外電路流向C₂極．則d點(diǎn)對(duì)應(yīng)的負(fù)極的反應(yīng)式為AsO₃^2--2e^-+H₂O=HAsO₄^2-+H⁺．
③圖3中，b→c改變條件可能是AB（填代號(hào)），c→d電流強(qiáng)度變化的原因是停止改變條件，隨著正反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)濃度下降，反應(yīng)速率下降，單位時(shí)間轉(zhuǎn)移的電子（電量）減少．
A．向左室中加入適量的濃Na₃AsO₃溶液     B．向左室中加入適量的燒堿溶液
C．向右室中加入適量的濃KI溶液          D．向右室中加入適量的稀硫酸．

Answer 1

分析 （1）①砷元素有+2、+3+5等常見價(jià)態(tài)，雄黃As₂S₃和雌黃As₄S₄都是硫元素化合價(jià)-2價(jià)；依據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系分析可知，雌黃（As₂S₃）酸性溶液中和Sn²⁺離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成As₄S₄、H₂S、Sn⁴⁺，結(jié)合電荷守恒、原子守恒配平書寫離子方程式；
②雄黃在空氣中加熱至300℃時(shí)會(huì)產(chǎn)生兩種物質(zhì)，其中一種氧化物為劇毒的砒霜（As₂O₃），若4.28g As₄S₄反應(yīng)轉(zhuǎn)移0.28mole^-，據(jù)此計(jì)算a中硫的化合價(jià)；過氧化氫中氫元素化合價(jià)-1價(jià)變化為-2價(jià)，As元素化合價(jià)+3價(jià)變化為+5價(jià)，結(jié)合電子守恒和原子守恒寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)0.4mol AsH₃氣體在空氣中自燃，氧化產(chǎn)物為As₂O₃固體，放出b kJ熱量，則2mol AsH₃氣體在空氣中自燃，氧化產(chǎn)物為As₂O₃固體，放出5b kJ熱量，據(jù)此書寫AsH₃自燃的熱化學(xué)方程式；
（3）①可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)即電流強(qiáng)度為0；
②由a點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖2中電流由C₁極經(jīng)外電路流向C₂極，則d點(diǎn)電流方向與a點(diǎn)相反即電流由C₂極經(jīng)外電路流向C₁極，則負(fù)極C₁極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
③由a點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖2中電流由C₁極經(jīng)外電路流向C₂極，則電池總反應(yīng)為Na₂HAsO₄（aq）+NaI （aq）=Na₃AsO₃（aq）+I₂（aq）+H₂O（l），圖3中，b→c電流方向改變，則電池總反應(yīng)為Na₃AsO₃（aq）+I₂（aq）+H₂O（l）?Na₂HAsO₄（aq）+NaI （aq），即平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，據(jù)此分析改變條件；
c→d電流強(qiáng)度減小，說明隨著正反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)濃度下降，反應(yīng)速率下降，單位時(shí)間轉(zhuǎn)移的電子（電量）減少．

解答 解：（1）①砷元素有+2、+3+5等常見價(jià)態(tài)，砷元素化合價(jià)+3、+2價(jià)，則雌黃和雄黃中S元素的價(jià)態(tài)相同，其價(jià)態(tài)是-2價(jià)，依據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系分析可知，雌黃（As₂S₃）酸性溶液中和Sn²⁺離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成As₄S₄、H₂S、Sn⁴⁺，結(jié)合電荷守恒、原子守恒配平書寫離子方程式為：2As₂S₃+4H⁺+2Sn²⁺=As₄S₄+2H₂S+2Sn⁴⁺，故答案為：-2；4H⁺+2Sn²⁺+2As₂S3=2H₂S↑+2Sn⁴⁺+As₄S₄；
②雄黃在空氣中加熱至300℃時(shí)會(huì)產(chǎn)生兩種物質(zhì)，其中一種氧化物為劇毒的砒霜（As₂O₃），若4.28g As₄S₄反應(yīng)轉(zhuǎn)移0.28mole^-，則設(shè)反應(yīng)后生成a中硫的化合價(jià)為+x，則$\frac{4.28g}{428g/mol}$×（4+2+x）=0.28mol，解得x=+4，所以a為二氧化硫，雙氧水將As₂O₃氧化為H₃AsO₄而除去，氧化還原反應(yīng)中過氧化氫中氫元素化合價(jià)-1價(jià)變化為-2價(jià)，As元素化合價(jià)+3價(jià)變化為+5價(jià)，結(jié)合電子守恒和原子守恒寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H₂O₂+H₂O+As₂O₃=2H₃AsO₄，
故答案為：SO₂；2H₂O₂+H₂O+As₂O₃=2H₃AsO₄；
（2）由0.4mol AsH₃氣體在空氣中自燃，氧化產(chǎn)物為As₂O₃固體，放出b kJ熱量，則2mol AsH₃氣體在空氣中自燃，氧化產(chǎn)物為As₂O₃固體，放出5b kJ熱量，則AsH₃自燃的熱化學(xué)方程式為2AsH₃（g）+3O₂（g）=As₂O₃（s）+3H₂O（l）△H=-5bKJ/mol；故答案為：2AsH₃（g）+3O₂（g）=As₂O₃（s）+3H₂O（l）△H=-5bKJ/mol；
（3）①可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)即電流強(qiáng)度為0，則由圖象可知表示在該時(shí)刻上述可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的點(diǎn)是b；故答案為：b；
②由a點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖2中電流由C₁極經(jīng)外電路流向C₂極，則d點(diǎn)電流方向與a點(diǎn)相反即電流由C₂極經(jīng)外電路流向C₁極，則負(fù)極C₁極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為AsO₃^2--2e^-+H₂O=HAsO₄^2-+H⁺；故答案為：AsO₃^2--2e^-+H₂O=HAsO₄^2-+H⁺；
③由a點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖2中電流由C₁極經(jīng)外電路流向C₂極，則電池總反應(yīng)為Na₂HAsO₄（aq）+NaI （aq）=Na₃AsO₃（aq）+I₂（aq）+H₂O（l），圖3中，b→c電流方向改變，則電池總反應(yīng)為Na₃AsO₃（aq）+I₂（aq）+H₂O（l）?Na₂HAsO₄（aq）+NaI （aq），即平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，
A．向左室中加入適量的濃Na₃AsO₃溶液，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故A正確；
B．向左室中加入適量的燒堿溶液，消耗Na₂HAsO₄（aq），平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故B正確；
C．向右室中加入適量的濃KI溶液，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；
D．向右室中加入適量的稀硫酸，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故D錯(cuò)誤；
c→d電流強(qiáng)度減小，說明隨著正反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)濃度下降，反應(yīng)速率下降，單位時(shí)間轉(zhuǎn)移的電子（電量）減少；
故答案為：AB；停止改變條件，隨著正反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)濃度下降，反應(yīng)速率下降，單位時(shí)間轉(zhuǎn)移的電子（電量）減少．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了元素化合物的性質(zhì)的綜合應(yīng)用、熱化學(xué)方程式的書寫、離子方程式的書寫、電解原理應(yīng)用等，題目難度中等，側(cè)重于基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力的考查，注意把握題目中的信息以及對(duì)圖象的分析理解．