Question

【題目】中藥藥劑砒霜（主要成分為As2O3，微溶于水），可用于治療急性白血病。工業上用含硫化砷（As2S3)的廢渣生產砒霜的工藝流程如圖所示：

（1）硫化砷中砷元素化合價為__________，其難溶于水，“堿浸”過程中硫元素價態不變，發生的主要反應的離子方程式為________________________。

（2）氧化脫硫過程中被氧化的元素是____________。

（3）還原過程中H3AsO4轉化為H3AsO3，反應的化學方程式是____________________。

（4）“沉砷”是在一定溫度下將砷元素轉化為Ca5(AsO4)3OH沉淀的過程，主要反應有：

a.Ca(OH)2(S)Ca2+(aq) +2OH-(aq) Ksp=10-7

b.Ca5(AsO4)3OH (S)5Ca2+(aq)+OH-(aq)+3AsO43-(aq) Ksp=10-40

加入石灰乳調溶液中c(OH-) =0.01mol L-1，此時溶液中c(AsO43-) =________________。(已知： =2. 15)

（5）還原后加熱溶液，H3AsO3分解為As2O3，結晶得到粗As2O3。As2O3在不同溫度和不同濃度硫酸中的溶解度度(S)曲線如下圖所示。

為了提高粗As2O3的沉淀率，“結晶”過程進行的操作是蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾，洗滌，在此過程中應控制的條件為_________________。

（6）在工業生產中，最后一步所得濾液可循環使用，其目的是____________________。

（7）砷元素廣泛存在于自然界，砷與其化合物被運用在農藥、除草劑、殺蟲劑等。

①砷的常見氧化物有As2O3和As2O5，其中As2O5熱穩定性差。根據圖1寫出As2O5分解為As2O3的熱化學方程式___________________________________________。

②砷酸鈉具有氧化性，298 K時，在100 mL燒杯中加入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，發生下列反應：AsO43-(無色)+2I-+2H+AsO33-(無色)+I2(淺黃色)+H2O ，測得溶液中c(I2)與時間(t)的關系如圖2所示（溶液體積變化忽略不計）。下列情況表明上述可逆反應達到平衡狀態的是_______（填字母代號）。

a．溶液顏色保持不再變化 b．c(AsO33-)+c(AsO43-)不再變化

c．AsO43-的生成速率等于I2的生成速率 d． 保持不再變化

Answer 1

【答案】 +3 As2S3+6OH- =AsO33-+AsS33-+3H2O As 、 S SO2+H3AsO4+H2O=H3AsO3+H2SO4 2.15×10-8mol·L-1 調硫酸濃度約為7 mol·L-1，冷卻至溫度為25℃ 提高砷的回收率 As2O5(s)＝As2O3(s)+O2(g ) △H＝+295.4 kJ/mol ac

【解析】(1).S元素得到電子時常呈-2價，且由堿浸后生成Na3AsO3也可看出，As呈+3價；因為堿浸過程中硫元素價態不變，由流程圖可知生成Na3AsO3和Na3AsS3，離子方程式為：As2S3+6OH- =AsO33-+AsS33-+3H2O；

(2).脫硫氧化中As被氧化為+5價，S元素被氧化為S單質，所以被氧化的元素為As和S；

(3).將H3AsO4與SO2混合，生成H3AsO3，SO2被氧化，其反應方程式為：SO2+H3AsO4+H2O=H3AsO3+H2SO4

(4).由反應a和c(OH-) =0.01mol L-1得，由反應b可得 ；

(5).由圖2可知，As2O3在25°C、硫酸濃度約為7mol/L時的溶解度最小，故“結晶”過程應控制硫酸濃度為7mol/L，冷卻至溫度25°C；

（6）在工業生產中，最后一步所得濾液的循環使用可提高As的回收率；

（7）①As2O5熱穩定性差，分解為As2O3和O2，同時很具蓋斯定律可知：△H＝|△H2|-|△H1|=914.6 kJ/mol-619.2 kJ/mol=+295.4 kJ/mol，所以該反應的熱化學反應方程式為：As2O5(s)＝As2O3(s)+O2(g ) △H＝+295.4 kJ/mol；

②a.當溶液顏色不變時，I2的量不發生改變，則反應達到平衡，a正確；b.兩者化學計量數相等，其值不隨反應變化而變化，b錯誤；c.兩者生成率相同，說明正逆反應速率相同，則反應達到平衡，c正確；d.為定值，不能反映反應速率的變化，d錯誤。故選擇ac。