高考化学一轮复习讲练 第3章 知识拓展专题 硼及其化合物的性质　硼及其化合物的性质 (含解析)

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知识拓展专题　硼及其化合物的性质
1．硼
硼单质有晶体硼和无定形硼两种，晶体硼相当稳定，无定形硼比较活泼，能发生如下反应：
(1)高温下，与N2、S、X2等单质反应，如2B＋N22BN。
(2)高温下同金属反应生成金属硼化物。
(3)赤热下，与水蒸气反应，2B＋6H2O(g)2B(OH)3＋3H2。
(4)与热的浓硫酸或浓硝酸反应，2B＋3H2SO4(浓)2H3BO3＋3SO2↑，B＋3HNO3(浓)H3BO3＋3NO2↑。
2．硼酸(H3BO3)
(1)一元弱酸，H3BO3＋H2OH＋＋[B(OH)4]－。
(2)H3BO3受热时会逐渐脱水，首先生成偏硼酸(HBO2)，继续升温可进一步脱水生成四硼酸(H2B4O7)，更高温度时则转变为硼酸的酸酐(B2O3)。
3．硼氢化钠(NaBH4)
硼氢化钠中的氢元素为－1价，具有还原性，故其可用作醛类、酮类和酰氯类的还原剂：
。
4．硼砂(Na2B4O7·10H2O)
(1)制备：将偏硼酸钠溶于水形成较浓溶液，然后通入CO2调节pH，浓缩结晶分离出硼砂：4NaBO2＋CO2＋10H2O===Na2B4O7·10H2O＋Na2CO3。
(2)将硼砂溶于水，用硫酸溶液调节pH，可析出溶解度小的硼酸晶体：Na2B4O7＋H2SO4＋5H2O===4H3BO3↓＋Na2SO4。

1．NaBH4与FeCl3反应可制取纳米铁：2FeCl3＋6NaBH4＋18H2O===2Fe＋6NaCl＋6H3BO3＋21H2↑，下列说法正确的是(　　)
A．该反应中氧化剂只有FeCl3
B．NaBH4的电子式为
C．NaBH4不能与水发生反应
D．该反应中每生成1 mol Fe转移电子3 mol
答案　B
解析　反应2FeCl3＋6NaBH4＋18H2O===2Fe＋6NaCl＋6H3BO3＋21H2↑中，FeCl3中的Fe由＋3价降低到0价，水中部分H由＋1价降低到0价，所以该反应中氧化剂为FeCl3和H2O，A项错误；NaBH4由钠离子与BH构成，为离子化合物，则其电子式为，B项正确；NaBH4中H为－1价，水中H为＋1价，两者发生归中反应可生成氢气，C项错误；题述氧化还原反应中，化合价升高的只有NaBH4中的H，由－1价升高到0价，可据此判断电子转移数目，每生成1 mol Fe，消耗3 mol NaBH4，转移电子12 mol，D项错误。
2．按要求回答问题
(1)[2019·全国卷Ⅰ，26(3)]根据H3BO3的解离反应：H3BO3＋H2OH＋＋B(OH)，Ka＝5.81×10－10，可判断H3BO3是________酸。
(2)[2015·全国卷Ⅰ， 27(1)(6)]写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程：________________________________________________________。
(3)[2015·安徽理综，27(2)]请配平化学方程式：______NaBO2＋______SiO2＋______Na＋______H2===____NaBH4＋______Na2SiO3。
(4)[2014·重庆理综，11(2)]NaBH4是一种重要的储氢载体，能与水反应得到NaBO2，且反应前后B的化合价不变，该反应的化学方程式为___________________________________。
答案　(1)一元弱　(2)Mg2B2O5·H2O＋2H2SO42MgSO4＋2H3BO3　2H3BO3B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mg2B＋3MgO(点拨：硼酸先高温脱水生成B2O3，然后与镁发生置换反应)　(3)1　2　4　2　1　2 (4)NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑
3．硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。已知硼镁矿的主要成分为Mg2B2O5·H2O，硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O。一种利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程如图所示：

(1)写出硼元素在元素周期表中的位置：___________________________________________。
(2)将硼砂溶于水后，用硫酸调节溶液的pH≈3.5以制取硼酸(H3BO3)，该反应的离子方程式为___________________________________________________________________________。
(3)由MgCl2·6H2O制备MgCl2时，一定条件是_____________________________________。
(4)制得的粗硼在一定条件下反应生成BI3，BI3在一定条件下受热分解可以得到纯净的单质硼。0.200 0 g粗硼制成的BI3完全分解，将生成的I2配制成100 mL碘水，量取10.00 mL碘水于锥形瓶中，向其中滴加几滴淀粉溶液，用0.300 0 mol·L－1 Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液18.00 mL。(提示：I2＋2S2O===2I－＋S4O)滴定终点的现象为_______________________________，该粗硼样品的纯度为________%。
(5)H3BO3[也可写成B(OH)3]可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备。工作原理如图所示。

①b膜为__________(填“阴离子”或“阳离子”)交换膜，写出产品室发生反应的离子方程式：_______________________________________________________________，理论上每生成1 mol H3BO3，N室可生成________L(标准状况)气体。
②N室中，进口和出口的溶液浓度大小关系为a%______(填“>”或“<”)b%。
答案　(1)第二周期ⅢA族　(2)B4O＋2H＋＋5H2O===4H3BO3↓　(3)在HCl氛围中加热　(4)滴加最后一滴Na2S2O3溶液，锥形瓶中溶液蓝色褪去，且半分钟内不恢复原色　99　(5)①阴离子　H＋＋B(OH)===H3BO3＋H2O　11.2　②<
解析　(3)因MgCl2在蒸干灼烧时会发生水解，其水解的化学方程式为MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl，所以为了防止氯化镁水解生成氢氧化镁，需要在HCl氛围中加热。(4)消耗的Na2S2O3的物质的量为0.300 0 mol·L－1×0.018 L＝0.005 4 mol，根据关系式：B～BI3～I2～3S2O得，n(B)＝n(S2O)＝0.001 8 mol，则该粗硼样品中B的物质的量＝0.001 8 mol×＝0.018 mol，则硼的质量为11 g·mol－1×0.018 mol＝0.198 g，该粗硼样品中硼的质量分数为×100%＝99%。(5)①产品室可得到H3BO3的原因是M室的H＋穿过阳离子交换膜扩散至产品室，原料室的B(OH)穿过阴离子交换膜扩散至产品室，二者反应生成H3BO3，其离子方程式为H＋＋B(OH)===H3BO3＋H2O，所以b膜应为阴离子交换膜。阴极的电解液为氢氧化钠溶液，所以N室的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，生成1 mol H3BO3时，需要M室和原料室分别转入1 mol H＋、1 mol B(OH)，则需转移1 mol e－，所以N室可生成0.5 mol氢气，其体积在标准状况下为11.2 L。②N室溶液中氢氧根离子浓度增大，Na＋从原料室通过阳离子交换膜进入N室，故N室进口溶液浓度比出口的小，即a%