Question

【題目】砷()元素廣泛的存在于自然界，在周期表中的位置如表。

完成下列填空：

(1)砷元素最外層電子的排布式為______________。

(2)砷化鎵()和氮化硼()晶體都具有空間網狀結構，硬度大。砷化鎵熔點為1230℃，的熔點為3000℃，從物質結構角度解釋兩者熔點存在差異的原因__________。

(3)亞砷酸鹽()在堿性條件下與碘單質反應生成砷酸鹽()，完成反應的離子方程式： ____+I2+_____ ______。該反應是一個可逆反應，說明氧化還原反應的方向和______有關。

(4)工業上將含有砷酸鹽()的廢水轉化為粗的工業流程如下：

①寫出還原過程中砷酸轉化為亞砷酸的化學方程式： ___________

②“沉砷”是將轉化為沉淀，主要反應有：

i.Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH—(aq)+Q

ii.5Ca2++OH—+3Ca5(AsO4)3OH-Q

沉砷最佳溫度是85℃。用化學平衡原理解釋溫度高于85℃后，隨溫度升高沉淀率下降的原因___。

Answer 1

【答案】 和都是原子晶體，原子半徑：，，則共價鍵鍵長：鍵鍵，鍵能：鍵鍵，所以熔點低于BN 1 2OH— +2I—+H2O 溶液酸堿性 反應i為放熱反應，高于85℃時，平衡向逆反應方向移動，減小；反應ii中減小是影響平衡移動的主要因素，所以反應ii平衡也向逆反應方向移動，沉淀率下降

【解析】

(1)As與N同主族，據此判斷As在周期表中的位置；

(2) 砷化鎵()和氮化硼()晶體都具有空間網狀結構，硬度大，兩者都是原子晶體，原子半徑越小，形成的共價鍵鍵長越短，共價鍵鍵能越大，共價鍵越穩定，晶體的熔點越高；

(3)碘單質將氧化成，自身被還原為碘離子，根據化合價升降守恒配平書寫方程式；

(4)向工業廢水(含)加入石灰乳沉砷得到Ca5(AsO4)3OH沉淀，用稀硫酸溶解沉淀，生成H3AsO4和硫酸鈣，通入二氧化硫將H3AsO4還原為H3AsO3，“還原”后加熱溶液，H3AsO3分解為As2O3，冷卻結晶，過濾，得粗As2O3，據此分析解答。

(1)As在周期表的第4周期第ⅤA族，最外層電子的排布式是4s24p3，故答案為：4s24p3；

(2)砷化鎵()和氮化硼()晶體都具有空間網狀結構，硬度大，砷化與氮化硼屬于同種晶體類型，均屬于原子晶體，原子半徑N＜As，B＜Ga，故N-B鍵的鍵長比As-Ga鍵的鍵長短，N-B鍵的鍵能更大，更穩定，所以氮化硼的熔點較高，故答案為：GaAs和BN都是原子晶體，原子半徑：Ga＞B，As＞N，則共價鍵鍵長：Ga-As鍵＞B-N鍵，鍵能：Ga-As鍵＜B-N鍵，所以熔點GaAs低于BN；

(3)碘單質將氧化成，As的化合價從+3升到+5，自身被還原為碘離子，碘的化合價從0降到-1，根據化合價升降守恒及溶液的堿性環境，離子方程式為+I2+2OH—+2I—+H2O，該反應為可逆反應，說明氧化還原反應的方向和溶液酸堿性有關，故答案為：1；2OH—；+2I—+H2O；溶液酸堿性；

(4)①“還原”過程中二氧化硫將H3AsO4轉化為H3AsO3，反應的化學方程式為：H3AsO4+H2O+SO2=H3AsO3+H2SO4，故答案為：H3AsO4+H2O+SO2=H3AsO3+H2SO4；

②“沉砷”是將砷元素轉化為Ca5(AsO4)3OH沉淀，發生的主要反反應：i.Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH—(aq)+Q，ii.5Ca2++OH—+3Ca5(AsO4)3OH-Q，高于85℃后，溫度升高，反應i平衡逆向移動，c(Ca2+)下降，反應ii平衡逆向移動，Ca5(AsO4)3OH沉淀率下降，故答案為：反應i為放熱反應，高于85℃時，平衡向逆反應方向移動，c(Ca2+)減小；反應ii中c(Ca2+)減小是影響平衡移動的主要因素，所以反應ii平衡也向逆反應方向移動，沉淀率下降。