Question

【題目】砷（As）是第四周期第VA族元素，它在自然界中的含量不高，但人類認識它、研究它的歷史卻很長。

（1）砷的氫化物的化學式為________，其穩定性比磷的氫化物____（填“強或弱”）。已知H3AsO3是兩性偏酸性的化合物，它與硫酸反應的化學方程式為 。NaHAsO3溶液呈堿性，該溶液中c（H2AsO3-） C（AsO33-）（填“>”、“<”或“=”）。

（2）砷在自然界中主要以硫化物形式（如雄黃As4S4、雌黃As2S3等）存在。

①工業上以雄黃為原料制備砷的過程是：先在空氣中煅燒使其轉化為砒霜（As2O3），然后用焦炭還原。寫出焦炭還原時發生反應的化學方程式： 。砒霜有劇毒，衛生防疫分析中鑒定的方法是：先將試樣與鋅、硫酸混合在一起反應，將生成的氣體導入到熱玻璃管中熱解，若玻璃管中產生亮黑色的“砷鏡”，則說明試樣中含有As2O3。寫出上述鑒定過程中有關反應的化學方式： 。

②“砷鏡”可被漂白精氧化為H3AsO4，反應中還原劑與氧化劑物質的量之比為 。

（3）已知砷酸（H3AsO4）是三元酸，有較強的氧化性。

①常溫下砷酸的K1=6×10-3、K2=1×10-7，則NaH2AsO4溶液的pH為____7。（填“>”、“<”、“=”），判斷依據為___________________________________________________________________。

②某原電池裝置如圖所示，電池總反應為AsO43-+2I-+H2OAsO33-+I2+2OH-。

當P池中溶液由無色變成藍色時，正極上的電極反應式為 。當電流計指針歸中后向Q池中加入一定量的NaOH,則電池負極所在的燒杯為 （填“P”或“Q”）。

Answer 1

【答案】（1） AsH3（1分），弱（1分）， 2H3AsO3+ 3H2SO4 =As2(SO4)3 +6H2O （1分） ， >（1分）

（2）① 2As2O3 + 3C4As+3CO2↑ （2分）；

As2O3+6Zn+6H2SO4＝2AsH3 ↑+ 6ZnSO4+ 3H2O（1分） 2AsH3＝2As↓+3H2（1分）

② 2:5（1分） （3）①pH<7（1分）

H2AsO4-+H2OH3AsO4+OH-，（1分）Kh=Kw/Ka1=1.0 ×10-14/6×10-3=1.67×10-12 < Ka2（1分）

②AsO43-+H2O+2e-＝AsO33-+2OH- （2分） Q （1分）

【解析】

試題分析：（1）砷是第四周期第VA族元素，最低負價為-3價，則砷的氫化物化學式為AsH3；磷與砷是同主族，同主族從上到下非金屬性逐漸減弱，氣態氫化物的穩定性逐漸減弱，則砷的氫化物穩定性更弱；H3AsO3是兩性偏酸性的化合物，與硫酸反應生成硫酸砷和水，方程式為2H3AsO3+ 3H2SO4 =As2(SO4)3 +6H2O；Na2HAsO3溶液呈堿性，說明HAsO3—水解大于電離程度，則c（H2AsO3-）＞（AsO33-）；

（2）①As2O3與焦炭在高溫下反應生成As和CO2，方程式為2As2O3 + 3C4As+3CO2↑；鋅、硫酸混合在一起反應生成氫氣，氫氣與As2O3反應生AsH3，AsH3在熱玻璃管中分解成As和H2，反應方程式分別為As2O3+6Zn+6H2SO4＝2AsH3 ↑+ 6ZnSO4+ 3H2O、2AsH3＝2As↓+3H2；

②漂白精的主要成分是NaClO，NaClO將As氧化為H3AsO4，NaClO中氯的化合價降低2價，As的化合價升高5價，則還原劑As與氧化劑NaClO物質的量之比為2：5；

（3）①NaH2AsO4溶液水解呈堿性，電離呈酸性，Kh=Kw/Ka1=1.0×10-14/6×10-3=1.67×10-12＜Ka2，水解程度小于電離程度，則NaH2AsO4溶液呈酸性，溶液的pH＜7；

②原電池飛正極上發生得電子發生還原反應，電極反應式為AsO43-+H2O+2e-＝AsO33-+2OH-；當電流計指針歸中后向Q池中加入一定量的NaOH，反應逆向進行，AsO33-失電子被氧化成AsO43-，則Q為電池的負極。