Question

13．硼及其化合物在工业中有重要应用，已知以下几个反应：
Ⅰ．BCl₃（g）+3H₂O（I）=H₃BO₃（s）+3HCl（g）△H₁
Ⅱ．B₂O₃（s）+3C（s）+3Cl₂（g）?2BCl₃（g）+3CO（g）△H₂
Ⅲ．H₃BO₃（aq）+H₂O（I）?[B（OH）₄]^-（aq）+H⁺（aq）
Ⅳ．H₃BO₃（I）+3CH₃OH（I）?B（OCH₃）₃（I）+3H₂O（I）
（1）已知硼酸的结构是：，反应Ⅰ中相关化学键键能数据如下：

化学键	H-O	H-Cl	B-O	B-Cl
E（KJ•mol-1）	465	431	809	427

由此计算△H₁=-1044KJ•mol^-1．
（2）已知△H₂＞0，既能使反应Ⅱ平衡向正反应方向移动，又能加快反应速率的措施是bc．
a．加压 b．升温 c．增大Cl₂的浓度 d．移走部分BCl₃  e．加入适当的催化剂 f．增大焦炭的量
（3）写出反应Ⅲ的平衡常数表达式K=$\frac{[[B（OH）{\;}_{4}]{\;}^{-}][H{\;}^{+}]}{[{H}_{3}B{O}_{3}]}$；写出阴离子[B（OH）₄]^-的电子式：．
（4）在反应Ⅳ中，H₃BO₃的转化率在不同温度下随反应时间（t）的变化如图，若T=333K，初始c（H₃BO₃）=1mol•L^-1，则0～10min的反应速率v（H₃BO₃）=0.08mol/（L•min）；40min达到平衡后，改变温度为T，c（H₃BO₃ ）以0.005mol•L^-1•min^-1的平均速率降低，经过10min又达到平衡，则T＞333K（用“＞”、“＜”、“=”填空），温度对该反应的速率和平衡移动的影响是升高温度反应速率加快，平衡向正向移动．

Answer 1

分析 （1）根据反应热=反应物总键能-生成物总键能计算；
（2）根据B₂O₃（s）+3C（s）+3Cl₂（g）?2BCl₃（g）+3CO（g）△H₂＞0即为气体减小的吸热反应，据此分析；（3）化学平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积之比；依据硼酸结构简式可知：，[B（OH）₄]^-中心元素B连4和-OH，带有一个单位负电荷，据此书写电子式；
（4）依据H₃BO₃的转化率在不同温度下随反应时间（t）的变化图表可知，若T=333K，H₃BO₃的转化率为80%，据此计算H₃BO₃浓度的变化量，依据V=$\frac{△C}{△t}$计算；
升高温度反应速率加快，平衡向吸热方向移动，结合不同温度时H₃BO₃的转化率大小判断解答．

解答 解：（1）反应热=反应物总键能-生成物总键能，故△H₁=3×427kJ．mol^-1+6×465kJ．mol^-1-（3×431+3×809+3×465）kJ．mol^-1=-1044kJ．mol^-1；
故答案为：-1044；
（2）由B₂O₃（s）+3C（s）+3Cl₂（g）?2BCl₃（g）+3CO（g）△H₂＞0即为气体减小的吸热反应，
a．加压平衡逆向移动，故a不选；
b．升温反应速率加快，平衡正向移动，故b选；
c．增大Cl₂的浓度，反应速率加快，平衡正向移动，故c选；
d．移走部分BCl₃，平衡正向移动，速率减慢，故d不选；
e．加入适当的催化剂反应速率加快，平衡不移动，故e不选；
f．增大焦炭的量，对反应速率和平衡都不产生影响，故f不选；
故选：bc；
（3）H₃BO₃（aq）+H₂O（I）?[B（OH）₄]^-（aq）+H⁺（aq）化学平衡常数K=$\frac{[[B（OH）{\;}_{4}]{\;}^{-}][H{\;}^{+}]}{[{H}_{3}B{O}_{3}]}$；
依据硼酸结构简式可知，[B（OH）₄]^-中心元素B连4和-OH，带有一个单位负电荷，电子式为，

故答案为：$\frac{[[B（OH）{\;}_{4}]{\;}^{-}][H{\;}^{+}]}{[{H}_{3}B{O}_{3}]}$；；
（4）依据H₃BO₃的转化率在不同温度下随反应时间（t）的变化图表可知，若T=333K，H₃BO₃的转化率为80%，则H₃BO₃浓度的变化量为：1mol•L^-1×80%=0.8mol/L，0～10min的反应速率v（H₃BO₃）=$\frac{0.8mol/L}{10min}$=0.08mol/（L•min）；
依据：依据H₃BO₃的转化率在不同温度下随反应时间（t）的变化图表可知，T=333K时H₃BO₃的转化率，大于T=303K时H₃BO₃的转化率，说明升高温度，H₃BO₃的转化率增大，平衡正向移动，所以正向为吸热反应，40min达到平衡后，改变温度为T，c（H₃BO₃ ）以0.005mol•L^-1•min^-1的平均速率降低，经过10min又达到平衡，说明反应向正向移动，则应为升高温度，T＞333K；升高温度反应速率加快；
故答案为：0.08mol/（L•min）；＞；升高温度反应速率加快，平衡向正向移动．

点评 本题考查了反应热的计算、化学平衡移动、反应速率的影响因素，明确化学键与反应热之间的关系，熟悉影响化学平衡移动的因素，影响反应速率的因素是解题关键，题目难度中等．