Question

【題目】砷及其化合物有著廣泛的用途。砷有兩種常見(jiàn)的弱酸，砷酸(H3AsO4)和亞砷酸(H3AsO3)。已知砷酸(H3AsO4)的pKa1、pKa2、pKa3依次為2.25、6.77、11.40(pKa=-lgKa)。回答下列問(wèn)題:

（1）已知:As(s)+H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s)ΔHl

H2(g)+O2(g)=H2O(1)ΔH2

As(s)+ O2(g)= As2O5(s) ΔH3

則反應(yīng)As2O5(g)+3H2O(1)=2H3AsO4(s) ΔH=_________。

（2）寫(xiě)出砷酸(H3AsO4)的第二步電離方程式___________________________________。

（3）NaH2AsO4溶液呈______(填“酸性”、“中性”或“堿性”),試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明________________________。

（4）亞砷酸(H3AsO3)水溶液中存在多種微粒形態(tài)，各種微粒分布分?jǐn)?shù)(平衡時(shí)某物種的濃度占各物種濃度之和的分?jǐn)?shù))與溶液的pH關(guān)系如下圖所示。

以酚酞為指示劑(變色范圍pH8.2~10.0)，將NaOH溶液逐滴加入到H3AsO3溶液中，當(dāng)溶液由無(wú)色變?yōu)闇\紅色時(shí)停止滴加。該過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式為__________________________。

（5）某化學(xué)興趣小組同學(xué)欲探究可逆反應(yīng)AsO33-+I2+2OH-AsO43-+2I-+H2O。設(shè)計(jì)如下圖I所示裝置。實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象:按圖I裝置加入試劑并連接裝置，電流由C2流入C1。當(dāng)電流變?yōu)榱銜r(shí)，向圖I裝置左邊燒杯中逐滴加入一定量2mol/L鹽酸，發(fā)現(xiàn)又產(chǎn)生電流，實(shí)驗(yàn)中電流與時(shí)間的關(guān)系如圖II所示。

①圖II中AsO43-的逆反應(yīng)速率:a____b(填“>”、”<”或“=”)。

②寫(xiě)出圖II中c點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖I裝置的正極反應(yīng)式__________________________。

③能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________________。

a.2v(I-)正=v(AsO33-)逆 b.溶液的pH不再變化

c.電流表示數(shù)變?yōu)榱?/span> d.溶液顏色不再變化

Answer 1

【答案】 2ΔH1-3ΔH2-2ΔH3 H2AsO4-H++HAsO42- 酸性 Ka3===10-11.75<10-6.77即Ka2>Ka3，溶液呈酸 H3ASO3+OH-=H2AsO3-+H2O < AsO43-+2e-+2H+=AsO32-+H2O bcd

【解析】（1）已知:①As(s)+H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s)ΔHl

②H2(g)+O2(g)=H2O(1)ΔH2

③As(s)+ O2(g)= As2O5(s) ΔH3

根據(jù)蓋斯定律，由①×2-②×3-③×2得反應(yīng)As2O5(g)+3H2O(1)=2H3AsO4(s) ΔH=2ΔH1-3ΔH2-2ΔH3；（2）砷酸(H3AsO4)為多元弱酸，分步電離，第二步電離方程式為H2AsO4-H++HAsO42-；（3）NaH2AsO4溶液呈酸性，Ka3===10-11.75<10-6.77即Ka2>Ka3，溶液呈酸；（4） 根據(jù)圖中曲線變化，以酚酞為指示劑(變色范圍pH8.2~10.0)，將NaOH溶液逐滴加入到H3AsO3溶液中，當(dāng)溶液由無(wú)色變?yōu)闇\紅色時(shí)停止滴加，該過(guò)程主要為H3ASO3轉(zhuǎn)化為H2AsO3-，則主要反應(yīng)的離子方程式為H3ASO3+OH-=H2AsO3-+H2O；（5）①隨著反應(yīng)的進(jìn)行，離子濃度減小，電流減小，正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大，故圖II中AsO43-的逆反應(yīng)速率:a<b；②圖II中c點(diǎn)酸性條件下對(duì)應(yīng)圖I裝置的正極AsO43-得電子產(chǎn)生AsO33-，電極反應(yīng)式為AsO43-+2e-+2H+=AsO32-+H2O；③a.根據(jù)速率關(guān)系， v(I-)正=2v(AsO33-)逆，則等式始終成立，反應(yīng)不一定處于平衡狀態(tài)； b.溶液的pH不再變化，則氫氧根離子濃度也保持不變，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；c.電流表示數(shù)變?yōu)榱銊t氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移不再增減，反應(yīng)物的濃度保持不變，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；d.溶液顏色不再變化，則碘單質(zhì)的濃度保持不變，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；答案選bcd。