10.水体砷污染已成为一个亟待解决的全球性环境问题，我国科学家研究零价铁活化过硫酸钠（Na2S2O8）去除废水中的正五价砷[As(Ⅴ)]，其机制模型如下。
零价铁活化过硫酸钠去除废水中As(Ⅴ)的机制模型 资料：
Ⅰ．酸性条件下SO4?·为主要的自由基，中性及弱碱性条件下SO4?·和·OH同时存在，强碱性条件下·OH为主要的自由基。
Ⅱ．Fe2+、Fe3+形成氢氧化物沉淀的pH 离子 Fe Fe
（1）砷与磷在元素周期表中位于同一主族，其原子比磷多一个电子层。 ① 砷在元素周期表中的位置是______。
② 砷酸的化学式是______，其酸性比H3PO4______（填“强”或“弱”）。
（2）零价铁与过硫酸钠反应，可持续释放Fe，Fe与S2O8反应生成Fe和自由基，自由基具有强氧化性，利于形成Fe和Fe，以确保As(Ⅴ)去除完全。 ①S2O82?中S的化合价是______。
②零价铁与过硫酸钠反应的离子方程式是______。 ③Fe3+转化为Fe2+的离子方程式是______。
（3）不同pH对As(Ⅴ)去除率的影响如图。5 min内pH = 7和pH = 9时去除率高的原因是______。
2+
3+
2+
2+
2?
3+
3+2+开始沉淀的pH 7.04 1.87 沉淀完全的pH 9.08 3.27 11页
(1). 第4周期、【答案】第ⅤA族 (2). H3AsO4 (3). 弱 (4). +7 (5). Fe+ S2O82? == Fe 2+ +2SO42? (6). Fe+ 2Fe 3+ == 3Fe 2+ (7). pH = 7和pH = 9时，产生了具有强氧化性的SO4?·和·OH，利于生成Fe2+和Fe，pH = 7和pH = 9时，Fe和Fe形成Fe(OH)2和Fe(OH)3，与As(Ⅴ)发生共沉淀，有效去除As(Ⅴ) 【解析】 【分析】
（1）①磷核电荷数为15，在元素周期表中的位置是第3周期、第ⅤA族；
②磷酸的化学式为H3PO4，同主族元素核电荷数越大，非金属性越弱，其最高价氧化物水化物的酸性越弱；
2+2+2?3+
（2）零价铁与过硫酸钠反应，可持续释放Fe，Fe与S2O8反应生成Fe和自由基，自由基具有强氧化
3+
2+
3+
性，利于形成Fe和Fe，以确保As(Ⅴ)去除完全。
2?
①S2O8中氧元素为-2价，设S的化合价是x，结合正负化合价代数和为-2计算；
2+3+
②零价铁与过硫酸钠反应生成Fe和SO4，结合守恒法写出发生反应的离子方程式； ③Fe将Fe还原为Fe，结合守恒法写出发生反应离子方程式；
?
OH，有利于Fe的氧化，pH = 7和pH = 9（3）由模型可知pH = 7和pH = 9时产生了强氧化性的O4·和·
3+
2+
2+2-
时Fe和Fe完全转化为Fe(OH)2和Fe(OH)3，易除去；
2+3+
【详解】（1）①磷核电荷数为15，在元素周期表中的位置是第3周期、第ⅤA族，则砷在元素周期表中的位置是第4周期、第ⅤA族；
② 砷酸中砷元素的化合价为+5价，其化学式是H3AsO4，因As非金属性比P弱，则其酸性比H3PO4弱；
2?
8=-2，解得x=+7，即S2O82?中S的化合价（2）①S2O8中氧元素为-2价，设S的化合价是x，2x+（-2）×
是+7；
2+2-2? 2+2?
②零价铁与过硫酸钠反应生成Fe和SO4，则发生反应的离子方程式为Fe+ S2O8 == Fe +2SO4； 3+2+ 3+ 2+
③Fe将Fe还原为Fe，发生反应的离子方程式为Fe+ 2Fe == 3Fe；
（3）结合零价铁活化过硫酸钠去除废水中As(Ⅴ)的机制模型可知，因pH = 7和pH = 9时，产生了具有强
?
OH，利于生成Fe2+和Fe3+，pH = 7和pH = 9时，Fe2+和Fe3+形成Fe(OH)2和Fe(OH)3，氧化性的SO4·和·
与As(Ⅴ)发生共沉淀，有效去除As(Ⅴ)，故5 min内pH = 7和pH = 9时去除率高。
12页
的
11.某小组同学研究SO2和KI溶液的反应，设计如下实验。 实验 操作 现象 溶液迅速变为浅黄色，将溶液进行离心分I 离无固体沉积， 加入淀粉溶液，不变色 溶液立即变成深黄色，将溶液进行离心分II 离有浅黄色固体沉积，溶液黄色变浅，加入淀粉溶液，不变色
（1）加入淀粉溶液的目的是______，为达到相同的目的，还可选用的试剂是______。
（2）经检验，II中的浅黄色固体是硫。资料显示，在酸性条件下，SO2和KI溶液反应生成S和I2。 ① 在酸性条件下，SO2和KI溶液反应的离子方程式是______。
② 针对II中加入淀粉溶液不变色，甲同学提出假设：______。为证实该假设，甲同学取II中离心分离后的溶液，加入盐酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀生成。
③ 乙同学认为甲同学的实验方案不支持上述假设，理由是______。
④ 丙同学向1 mL 1 mol·L KCl溶液中加入5滴1 mol·L盐酸，通入SO2，无明显实验现象，再加入盐酸酸化的BaCl2溶液，几乎没有白色沉淀。丙同学的实验结论是______。 （3）实验表明，I?是SO2转化的催化剂。补全下列离子方程式。 SO2＋H2O ===_____ ＋ ＋
（4）对比实验I和II，推测增大H的浓度可加快SO2的转化速率。为证实该推测，还需进一步进行实验证明，实验方案是______。
?+
【答案】 (1). 检验是否有I2生成 (2). CCl4（苯、煤油） (3). SO2 +4I +4H == 2I2 +S+2H2O (4).
+
?1
?1
SO2将I2还原为I? (5). 空气中的O2将SO2氧化为SO42? (6). O2不是SO2氧化为SO42?的主要原因 (7). 3SO2+2H2O === 4H++ 2SO42? +S (8). 向1 mL 1 mol·L?1 KI溶液中加入 5滴1 mol·L?1 KCl溶液后，再通入 SO2气体，观察现象 【解析】 【分析】
（1）碘遇淀粉溶液蓝色，碘易溶于有机溶剂，且碘的四氯化碳溶液显紫红色；
（2）经检验，II中的浅黄色固体是硫。资料显示，在酸性条件下，SO2和KI溶液反应生成 ①在酸性条件下，SO2和KI溶液反应S和I2，结合守恒法写出发生反应的离子方程式；
13页
②离心分离后的溶液，加入盐酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀生成，说明溶液中有SO4，说明I2能氧化SO2生成SO42-；
③空气中有氧气，也能氧化SO2；
④加入盐酸酸化的BaCl2溶液，几乎没有白色沉淀，说明溶液中无SO4；
（3）I是SO2转化的催化剂，可知SO2在反应中既被氧化生成SO4，又被还原生成S，结合守恒法配平离子反应方程式；
（4）通过改变H的浓度来判断SO2的转化速率是否发生改变；
【详解】（1）利用碘遇淀粉溶液蓝色，加入淀粉溶液可检验反应中有碘生成；碘易溶于有机溶剂，也可以加入CCl4后振荡静置，看有机层是否显紫红色，来判断反应中有碘生成；
?+
SO2和KI溶液反应S和I2，（2）①在酸性条件下，发生反应的离子方程式为SO2 +4I +4H == 2I2 +S+2H2O；
+
?
2-2-
2-
②II中加入淀粉溶液不变色，说明I2被还原，结合SO2具有还原性，可假设SO2将I2还原为I； ③乙同学认为空气中有氧气，也能将SO2氧化为SO4，故不支持甲同学上述假设；
④加入盐酸酸化的BaCl2溶液，几乎没有白色沉淀，说明溶液中无SO4，由此可得出O2不是SO2氧化为SO42?的主要原因；
?
2-2-2?
?
（3）I是SO2转化的催化剂，可知SO2在反应中既被氧化生成SO4，又被还原生成S，发生反应的离子反
+2?
应方程式为3SO2+2H2O === 4H+ 2SO4 +S；
L?1 KI溶液中加入 5滴1 mol·L?1 KCl溶液后，再通入 SO2气体，观察现象，进而判断（4）向1 mL 1 mol·
增大H的浓度是否可加快SO2的转化速率。
+
的 14页
15页
2019届北京市通州区高三下学期第三次模拟考试理科综合化学试卷（解析版）
