Question

【題目】硼(B)可形成H3BO3、NaBH4、NaBO2等化合物，用途廣泛。

（1）H3BO3為一元弱酸，常溫下，在水中存在如下電離平衡：

H3BO3 + H2O[B(OH)4]-+H+，Ka=5.72×10-10。

① 25℃時(shí)，0.175 mol/L的H3BO3溶液pH約為_________（取整數(shù)）。

② 已知碳酸H2CO3的電離平衡常數(shù)為Ka1 = 4.4×10-7，Ka2 = 5.6×10-11。將少量碳酸鈉溶液滴加到飽和硼酸溶液中，反應(yīng)的離子方程式為_________。

（2）在容積恒定為2 L的密閉容器中加入足量BPO4和Na固體并充入一定量的H2(g)發(fā)生儲(chǔ)氫反應(yīng)：BPO4(s)+4Na(s)+2H2(g)Na3PO4(s)+NaBH4(s) △H＜0

① 體系中H2的物質(zhì)的量與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如表所示：

t /min	0	2	4	6	8	10
n(H2)/mol	2.0	1.5	1.2	0.9	0.8	0.8

下列有關(guān)敘述正確的是(填標(biāo)號(hào))_________。

a. 當(dāng)容器內(nèi)氣體的摩爾質(zhì)量不再變化時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

b. 10 min時(shí)向容器內(nèi)通入少量H2，則重新達(dá)平衡前ν(放氫)> ν(吸氫)

c. 保持溫度不變，平衡后再充入1 mol H2，達(dá)新平衡時(shí)H2的濃度為0.4 mol/L

d. 升高溫度，放氫速率加快，重新達(dá)到平衡時(shí)容器壓強(qiáng)增大

② 下圖為相同時(shí)間，NaBH4的產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線。NaBH4的產(chǎn)率在603K之前隨溫度升高而增大的原因是_________。

（3）NaBH4(s)遇H2O(l)劇烈水解，生成氫氣和NaBO2(s)。

① 通常狀況下，實(shí)驗(yàn)測(cè)得3.8gNaBH4(s)發(fā)生水解反應(yīng)放出21.6 kJ熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_________。

② t1/2為NaBH4水解的半衰期(水解一半所需要的時(shí)間，單位為min)。lg t1/2隨pH和溫度的變化如圖所示。溶液pH=4時(shí)，NaBH4________(填“能”或“不能”)穩(wěn)定存在；T1_________T2。(填 “>”或“<”)

Answer 1

【答案】5 CO32-+H2O+H3BO3=HCO3-+[B(OH)4]- cd 603K之前，反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，溫度升高，反應(yīng)速率加快 NaBH4(s)+2H2O(l)=NaBO2(s)+4H2(g) △H= -216kJ/mol 不能 ＜

【解析】

(1)根據(jù)K=計(jì)算；②根據(jù)硼酸和碳酸的電離常數(shù)可知，酸性碳酸＞硼酸＞碳酸氫根離子，書寫將少量碳酸鈉溶液滴加到飽和硼酸溶液中反應(yīng)的離子方程式；

(2)①該反應(yīng)前后只有氫氣為氣體，平衡常數(shù)K=，據(jù)此分析判斷；②建立平衡狀態(tài)的過程中，溫度升高，反應(yīng)速率加快；

(3)①3.8gNaBH4(s)的物質(zhì)的量==0.1mol，則1mol NaBH4(s)放出216kJ熱量，據(jù)此書寫反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；②NaBH4可水解放出氫氣，在酸性條件下，NaBH4和酸反應(yīng)生成硼酸和氫氣，結(jié)合影響鹽類水解的因素分析解答。

(1)25℃時(shí)，0.175mol/L硼酸溶液中K=，而c([B(OH)4]-)=c(H+)，故c(H+)===10-5mol/L，則pH=5，故答案為：5；

②根據(jù)硼酸和碳酸的電離常數(shù)可知，酸性碳酸＞硼酸＞碳酸氫根離子，因此將少量碳酸鈉溶液滴加到飽和硼酸溶液中，反應(yīng)的離子方程式為CO32-+H2O+H3BO3=HCO3-+[B(OH)4]-，故答案為：CO32-+H2O+H3BO3=HCO3-+[B(OH)4]-；

(2)①a. 該反應(yīng)前后只有氫氣為氣體，氣體的摩爾質(zhì)量始終不變，容器內(nèi)氣體的摩爾質(zhì)量不再變化時(shí)，不能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；b. 根據(jù)表格數(shù)據(jù)，10 min時(shí)處于平衡狀態(tài)，此時(shí)向容器內(nèi)通入少量H2，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，氫氣的濃度，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，即ν(放氫)＜ν(吸氫)，故b錯(cuò)誤；c. 溫度不變，平衡常數(shù)K=不變，保持溫度不變，平衡后再充入1 mol H2，新平衡與原平衡等效，氫氣的濃度相同，為=0.4 mol/L，故c正確；d. 升高溫度，正逆反應(yīng)速率均加快，平衡逆向移動(dòng)，氫氣增多，壓強(qiáng)增大，故d正確；故選cd；

②NaBH4的產(chǎn)率在603K之前，因?yàn)榉磻?yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，溫度升高，反應(yīng)速率加快，NaBH4的產(chǎn)率隨溫度升高而增大，故答案為：603K之前，反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，溫度升高，反應(yīng)速率加快；

(3)①NaBH4可水解放出氫氣，反應(yīng)方程式為：NaBH4+2H2O═NaBO2+4H2↑，3.8gNaBH4(s)的物質(zhì)的量==0.1mol，則1mol NaBH4(s)放出216kJ熱量，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為NaBH4(s)+2H2O(l)=NaBO2(s)+4H2(g) △H= -216kJ/mol，故答案為：NaBH4(s)+2H2O(l)=NaBO2(s)+4H2(g) △H= -216kJ/mol；

②NaBH4可水解放出氫氣，反應(yīng)方程式為：NaBH4+2H2O═NaBO2+4H2↑，因此NaBH4在酸性條件下，NaBH4和酸反應(yīng)生成硼酸和氫氣，反應(yīng)的離子方程式為：BH4-+H++3H2O=H3BO3+4H2↑，不能穩(wěn)定性存在；水解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升溫促進(jìn)水解，半衰期縮短，故T1＜T2，故答案為：不能；＜。