Question

17．BCl₃是重要的化工原料，其沸點(diǎn)12℃．500℃時(shí)，向2L的密閉容器中按一定比例投入B₂O₃、C、Cl₂，模擬工業(yè)制取三氯化硼的反應(yīng)如下：B₂O₃（s）+3C（s）+3Cl₂（g）?2BCl₃ （g）+3CO（g）．
（1）反應(yīng)起始至3min時(shí)固體質(zhì)量減少了15.9克，則氯氣的平均反應(yīng)速率為0.075mol/（L．min）．
（2）反應(yīng)至4min時(shí)達(dá)到平衡，則下列說法正確的是CD（填序號(hào)）．
A.3min時(shí)，CO的消耗速率大于氯氣的消耗速率
B.2min至4min時(shí)BCl₃的生成速率比0至2min時(shí)的快
C．反應(yīng)起始至平衡，氣體的密度不斷增大
D．達(dá)到平衡后，容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再變化
（3）一定條件下，如圖所示裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲(chǔ)氫（忽略其他有機(jī)物）．
①A、D之間導(dǎo)線中電子移動(dòng)方向?yàn)锳→D．（用A、D表示）
②生成目標(biāo)產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為C₆H₆+6H⁺+6e^-=C₆H₁₂．
③該儲(chǔ)氫裝置的電流效率η=64.3%．
（η=$\frac{生成目標(biāo)產(chǎn)物消耗的電子數(shù)}{轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)}$×100%，計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后1位）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)固體的質(zhì)量變化求出物質(zhì)的量變化，再求出氯氣的物質(zhì)的量，根據(jù)平均反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$來計(jì)算；
（2）A．化學(xué)平衡的建立是從左向右建立的；
B．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)速率逐漸減慢；
C．反應(yīng)起始至平衡，根據(jù)氣體的密度ρ=$\frac{m}{V}$來判斷；
D．容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再變化，證明達(dá)到了平衡；
（3）①根據(jù)圖知，苯中的碳得電子生成環(huán)己烷，則D作陰極，E作陽極，所以A是負(fù)極、B是正極，電子從負(fù)極流向正極；
②該實(shí)驗(yàn)的目的是儲(chǔ)氫，所以陰極上發(fā)生的反應(yīng)為生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物，陰極上苯得電子和氫離子生成環(huán)己烷；
③陽極上生成氧氣，同時(shí)生成氫離子，陰極上苯得電子和氫離子反應(yīng)生成環(huán)己烷，苯參加反應(yīng)需要電子的物質(zhì)的量與總轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量之比就是電流效率η．

解答 解：（1）氯氣的物質(zhì)的量變化$\frac{15.84g×3}{106g/mol}$=0.448mol，則平均反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.448mol}{2L×3min}$=0.075 mol/（L•min），
故答案為：0.075 mol/（L•min）；
（2）A．化學(xué)平衡的建立是從左向右建立的，正反應(yīng)速率較大，所以3min時(shí)，CO的消耗速率小于氯氣的消耗速率，故A錯(cuò)誤；
B．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)速率逐漸減慢，2min至4min時(shí)BCl₃的生成速率比0至2min時(shí)的慢，故B錯(cuò)誤；
C．反應(yīng)起始至平衡，氣體的密度ρ=$\frac{m}{V}$，氣體質(zhì)量是逐漸增大的，V不變，所以密度逐漸增大，故C正確；
D．該反應(yīng)是一個(gè)前后氣體系數(shù)和不相等的反應(yīng)，容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再變化，則證明達(dá)到了平衡，故D正確．
故答案為：CD；
（3）①根據(jù)圖知，苯中的碳得電子生成環(huán)己烷，則D作陰極，E作陽極，所以A是負(fù)極、B是正極，電子從負(fù)極流向陰極，所以電子從A流向D，故答案為：A→D；
②該實(shí)驗(yàn)的目的是儲(chǔ)氫，所以陰極上發(fā)生的反應(yīng)為生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物，陰極上苯得電子和氫離子生成環(huán)己烷，電極反應(yīng)式為C₆H₆+6H⁺+6e^-=C₆H₁₂，
故答案為：C₆H₆+6H⁺+6e^-=C₆H₁₂；
③陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，陽極上生成2.8mol氧氣，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=2.8mol×4=11.2mol，生成1mol氧氣時(shí)生成2mol氫氣，則生成2.8mol氧氣時(shí)同時(shí)生成5.6mol氫氣，設(shè)參加反應(yīng)的苯的物質(zhì)的量是xmol，參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量是3xmol，剩余苯的物質(zhì)的量為10mol×24%-xmol，反應(yīng)后苯的含量$\frac{10mol×24%-x}{10mol-3xmol+5.6mol}$×100%=10%，x=1.2，苯轉(zhuǎn)化為環(huán)己烷轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1.2mol×6=7.2mol，則 $\frac{7.2mol}{11.2mol}$×100%=64.3%，
故答案為：64.3%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)平衡移動(dòng)、電解原理的應(yīng)用等知識(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查，題目難度中等，注意把握速率公式的應(yīng)用和電解原理，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力．