Question

【題目】硼及其化合物在食品、紡織、醫(yī)藥、航空等領域應用廣泛。

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

(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，寫出該反應的熱化學方程式__________。

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

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

②根據(jù)化學反應原理，分析升高溫度對制備B(OCH3)3反應的影響_______。

③若要進一步提高硼酸的轉化率，除了可以適當改變反應溫度外，還可以采取的措施有：_______。

(4)H3BO3溶液中存在如下反應：H3BO3(aq) +H2O(l)=[B(OH)4]-(aq)+H+(aq)。常溫時，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，列式計算該反應的平衡常數(shù)K約為_______(計算結果保留兩位有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】 B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(g) ΔH=-2033.8kJ/mol ＞ ＜ 升高溫度，反應速率加快；同時平衡正向移動，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)律書寫原子結構示意圖；

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

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

②從溫度對反應速率的影響和該反應的正反應為吸熱反應分析；

③從化學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個電子，其原子結構示意圖為；

(2) 1molB2H6(g)在O2(g)中燃燒，生成B2O3(s)和H2O(g)放出2033.8kJ的熱量，則該反應的熱化學方程式為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的平衡轉化率(a)增大，說明升高溫度，反應正向移動。根據(jù)平衡移動原理：升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動，該反應的正反應為吸熱反應，所以△H>0；

a點反應未達到平衡，反應正向進行，b點反應達到平衡狀態(tài)，隨著反應的進行，生成物濃度逐漸增大，v逆逐漸增大，v正逐漸減小，到b點時逆反應速率逐漸增大，v逆=v正，所以反應速率va(逆）<vb(正)；

②升高溫度，反應速率加快；同時由于該反應的正反應是吸熱反應，升高溫度，化學平衡正向移動，使B(OCH3)3產(chǎn)率提高；

③反應的H3BO3+3CH3OHB(OCH3)3+3H2O正反應為吸熱反應，若要進一步提高硼酸的轉化率，除了可以適當改變反應溫度外，還可以采取分離出B(OCH3)3、增加甲醇的濃度(量)等措施達到目的；

(4)反應H3BO3(aq) +H2O(l)[B(OH)4]-(aq)+H+(aq)達到平衡時，根據(jù)物質變化關系可知平衡時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。