Question

【題目】硼及其化合物在食品、紡織、醫(yī)藥、航空等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

(1)砷化鎵是一種重要的半導(dǎo)體材料。鎵(Ga)與硼同族，鎵的原子結(jié)構(gòu)示意圖為____。

(2)B2H6(乙硼烷）氣體燃燒熱值高，是未來的高能燃料，用于火箭和導(dǎo)彈。1molB2H6(g)在O2(g)中燃燒，生成B2O3(s)和H2O(g)放出2033.8kJ的熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式__________。

(3)在其他條件相同時(shí)，反應(yīng)H3BO3+3CH3OHB(OCH3)3+3H2O中，H3BO3的轉(zhuǎn)化率(a)在不同溫度下隨反應(yīng)時(shí)間(t)的變化見圖，由此圖可得出：

①該反應(yīng)的△H_______0(填“<”=”或“>”）。分析H3BO3的速率，va(逆）_______vb(正))(填“<”“=”或“>”）。

②根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理，分析升高溫度對(duì)制備B(OCH3)3反應(yīng)的影響_______。

③若要進(jìn)一步提高硼酸的轉(zhuǎn)化率，除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度外，還可以采取的措施有：_______。

(4)H3BO3溶液中存在如下反應(yīng)：H3BO3(aq) +H2O(l)=[B(OH)4]-(aq)+H+(aq)。常溫時(shí)，已知0.70molL-1H3BO3溶液中，平衡(H+)=2.0×10-5molL-1，水的電離可忽略不計(jì)，列式計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K約為_______(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】 B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(g) ΔH=-2033.8kJ/mol ＞ ＜ 升高溫度，反應(yīng)速率加快；同時(shí)平衡正向移動(dòng)，B(OCH3)3產(chǎn)率提高 分離出B(OCH3)3、增加甲醇的濃度（量） 5.7×10-10mol/L

【解析】

(1)根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律書寫原子結(jié)構(gòu)示意圖；

(2)根據(jù)反應(yīng)的物質(zhì)的物質(zhì)的量及物質(zhì)的存在狀態(tài)、反應(yīng)釋放的能量書寫熱化學(xué)方程式；

(3)①根據(jù)不同溫度下H3BO3的平衡轉(zhuǎn)化率(a)大小分析，并根據(jù)濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響判斷a、b兩點(diǎn)的反應(yīng)速率大��；

②從溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響和該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)分析；

③從化學(xué)平衡影響因素分析選擇的外界條件；

(4)根據(jù)平衡常數(shù)的含義計(jì)算K。

(1)Ga是第四周期第IIIA的元素，原子序數(shù)是31，原子核外最外層有3個(gè)電子，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為；

(2) 1molB2H6(g)在O2(g)中燃燒，生成B2O3(s)和H2O(g)放出2033.8kJ的熱量，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(g) ΔH=-2033.8kJ/mol。

(3)①根據(jù)圖示可知：升高溫度H3BO3的平衡轉(zhuǎn)化率(a)增大，說明升高溫度，反應(yīng)正向移動(dòng)。根據(jù)平衡移動(dòng)原理：升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以△H>0；

a點(diǎn)反應(yīng)未達(dá)到平衡，反應(yīng)正向進(jìn)行，b點(diǎn)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，生成物濃度逐漸增大，v逆逐漸增大，v正逐漸減小，到b點(diǎn)時(shí)逆反應(yīng)速率逐漸增大，v逆=v正，所以反應(yīng)速率va(逆）<vb(正)；

②升高溫度，反應(yīng)速率加快；同時(shí)由于該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，使B(OCH3)3產(chǎn)率提高；

③反應(yīng)的H3BO3+3CH3OHB(OCH3)3+3H2O正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，若要進(jìn)一步提高硼酸的轉(zhuǎn)化率，除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度外，還可以采取分離出B(OCH3)3、增加甲醇的濃度(量)等措施達(dá)到目的；

(4)反應(yīng)H3BO3(aq) +H2O(l)[B(OH)4]-(aq)+H+(aq)達(dá)到平衡時(shí)，根據(jù)物質(zhì)變化關(guān)系可知平衡時(shí)c([B(OH)4]-)=c(H+)=2.0×10-5mol/L，c(H3BO3)=0.70mol/L-2.0×10-5mol/L=0.70mol/L，所以K= mol/L =5.7×10-10mol/L。