Question

17．BCl₃是重要的化工原料，其沸點12℃．500℃時，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如下：B₂O₃（s）+3C（s）+3Cl₂（g）?2BCl₃ （g）+3CO（g）．
（1）反應起始至3min時固體質量減少了15.9克，則氯氣的平均反應速率為0.075mol/（L．min）．
（2）反應至4min時達到平衡，則下列說法正確的是CD（填序號）．
A.3min時，CO的消耗速率大于氯氣的消耗速率
B.2min至4min時BCl₃的生成速率比0至2min時的快
C．反應起始至平衡，氣體的密度不斷增大
D．達到平衡后，容器內的壓強不再變化
（3）一定條件下，如圖所示裝置可實現有機物的電化學儲氫（忽略其他有機物）．
①A、D之間導線中電子移動方向為A→D．（用A、D表示）
②生成目標產物的電極反應式為C₆H₆+6H⁺+6e^-=C₆H₁₂．
③該儲氫裝置的電流效率η=64.3%．
（η=$\frac{生成目標產物消耗的電子數}{轉移的電子總數}$×100%，計算結果保留小數點后1位）

Answer 1

分析 （1）根據固體的質量變化求出物質的量變化，再求出氯氣的物質的量，根據平均反應速率v=$\frac{△c}{△t}$來計算；
（2）A．化學平衡的建立是從左向右建立的；
B．隨著反應的進行，反應速率逐漸減慢；
C．反應起始至平衡，根據氣體的密度ρ=$\frac{m}{V}$來判斷；
D．容器內的壓強不再變化，證明達到了平衡；
（3）①根據圖知，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是負極、B是正極，電子從負極流向正極；
②該實驗的目的是儲氫，所以陰極上發(fā)生的反應為生產目標產物，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，同時生成氫離子，陰極上苯得電子和氫離子反應生成環(huán)己烷，苯參加反應需要電子的物質的量與總轉移電子的物質的量之比就是電流效率η．

解答 解：（1）氯氣的物質的量變化$\frac{15.84g×3}{106g/mol}$=0.448mol，則平均反應速率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．化學平衡的建立是從左向右建立的，正反應速率較大，所以3min時，CO的消耗速率小于氯氣的消耗速率，故A錯誤；
B．隨著反應的進行，反應速率逐漸減慢，2min至4min時BCl₃的生成速率比0至2min時的慢，故B錯誤；
C．反應起始至平衡，氣體的密度ρ=$\frac{m}{V}$，氣體質量是逐漸增大的，V不變，所以密度逐漸增大，故C正確；
D．該反應是一個前后氣體系數和不相等的反應，容器內的壓強不再變化，則證明達到了平衡，故D正確．
故答案為：CD；
（3）①根據圖知，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是負極、B是正極，電子從負極流向陰極，所以電子從A流向D，故答案為：A→D；
②該實驗的目的是儲氫，所以陰極上發(fā)生的反應為生產目標產物，陰極上苯得電子和氫離子生成環(huán)己烷，電極反應式為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，轉移電子的物質的量=2.8mol×4=11.2mol，生成1mol氧氣時生成2mol氫氣，則生成2.8mol氧氣時同時生成5.6mol氫氣，設參加反應的苯的物質的量是xmol，參加反應的氫氣的物質的量是3xmol，剩余苯的物質的量為10mol×24%-xmol，反應后苯的含量$\frac{10mol×24%-x}{10mol-3xmol+5.6mol}$×100%=10%，x=1.2，苯轉化為環(huán)己烷轉移電子的物質的量為1.2mol×6=7.2mol，則 $\frac{7.2mol}{11.2mol}$×100%=64.3%，
故答案為：64.3%．

點評 本題考查了化學反應速率的計算、化學平衡移動、電解原理的應用等知識，屬于綜合知識的考查，題目難度中等，注意把握速率公式的應用和電解原理，側重于考查學生的分析能力和計算能力．