Question

硼是廣泛存在于自然界的非金屬元素，硼及其化合物具有非常廣泛的用途．
（1）工業(yè)上冶硼可用熱還原法或電解法等．
已知：2Mg（s）+O₂（g）═2MgO（s）；△H₁=-1204kJ?mol^-1
4B（s）+3O₂（g）═2B₂O₃（s）；△H₂=-2887kJ?mol^-1
①寫出Mg（s）還原B₂O₃（s）生成MgO（s）和B（s）的熱化學(xué)方程式：

 

．
②電解熔融B₂O₃（非電解質(zhì)）及助熔劑，電解總反應(yīng)為2B₂O₃

電解  .

4B+3O₂↑．則陰極的電極反應(yīng)式為

 

．
（2）B₄C是一種新型陶瓷，可由反應(yīng)：2B₂O₃+7C

高溫  .

B₄C+6CO↑合成，每7mol C參與反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為

 

．
（3）無機物B₃N₃H₆是一種平面結(jié)構(gòu)分子，有兩種化學(xué)環(huán)境不同的氫，¹¹BNMR譜只有一組峰，該無機物的結(jié)構(gòu)式可能為

 

．
（4）0.1mol?L^-1 Na₂[B₄O₅（OH）₄]溶液pH約為9.6，能水解生成H₃BO₃和B（OH）₄^-．
①Na₂[B₄O₅（OH）₄]水解反應(yīng)的離子方程式為

 

．
②硼酸溶液電離出B（OH）₄^-的電離方程式為

 

．
③Na₂[B₄O₅（OH）₄]溶液中c（H₃BO₃）

 

（填“＞”“＜”或“=”）c[B（OH）₄^-]．

Answer 1

考點：熱化學(xué)方程式,離子方程式的書寫,氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移數(shù)目計算,電解原理

專題：基本概念與基本理論,元素及其化合物

分析：（1）①利用蓋斯定律解答；
②電解時陰極發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)反應(yīng)前后化合價變化書寫；
（2）B₂O₃中B+3價，B₄C中B+1價，C-4價，CO中C+2價，據(jù)得失電子守恒解答；
（3）B和N都是三鍵結(jié)構(gòu)，B₃N₃H₆是平面結(jié)構(gòu)分子，有兩種化學(xué)環(huán)境不同的氫，¹¹BNMR譜只有一組峰，和苯環(huán)類似，以此推斷；
（4）Na₂[B₄O₅（OH）₄]溶液pH約為9.6，能水解生成H₃BO₃和B（OH）₄^-，可據(jù)原子守恒寫出①②的方程式；據(jù)Na₂[B₄O₅（OH）₄]溶液pH約為9.6，能水解生成H₃BO₃和B（OH）₄^-，結(jié)合②可知，H₃BO₃電離除生成B（OH）₄^-外還生成H⁺，會導(dǎo)致c（H⁺）增大，而溶液顯堿性，應(yīng)是B（OH）₄^-減少，水解生成B（OH）₃和OH^-．

解答： 解：（1）①已知：①2Mg（s）+O₂（g）═2MgO（s）；△H₁=-1204kJ?mol^-1
②4B（s）+3O₂（g）═2B₂O₃（s）；△H₂=-2887kJ?mol^-1
據(jù)蓋斯定律，（①×3-②）÷2得：B₂O₃（s）+3Mg（s）═2B（s）+3MgO（s）；△H=-362.5 kJ?mol^-1，
故答案為：B₂O₃（s）+3Mg（s）═2B（s）+3MgO（s）；△H=-362.5 kJ?mol^-1；
②電解時陰極發(fā)生還原反應(yīng)，生成B的反應(yīng)為：B₂O₃+6e^-═2B+3O^2-，故答案為：B₂O₃+6e^-═2B+3O^2-；
（2）B₂O₃中B+3價，B₄C中B+1價，C-4價，CO中C+2價，氧化產(chǎn)物只有CO，7molC生成6molCO時轉(zhuǎn)移12mol電子，故答案為：12mol；
（3）B和N都是三鍵結(jié)構(gòu)，B₃N₃H₆是平面結(jié)構(gòu)分子，有兩種化學(xué)環(huán)境不同的氫，¹¹BNMR譜只有一組峰，和苯環(huán)類似，N與B之間單雙鍵交替，結(jié)構(gòu)為
，故答案為：；
（4）①Na₂[B₄O₅（OH）₄]能水解生成H₃BO₃和B（OH）₄^-，可據(jù)原子守恒和電荷守恒寫出其水解方程式：B₄O₅（OH）₄^2-+5H₂O=2H₃BO₃+2B（OH）₄^-，
故答案為：B₄O₅（OH）₄^2-+5H₂O=2H₃BO₃+2B（OH）₄^-；
②硼酸電離出四羥基和硼酸根和氫離子，方程式為：H₃BO₃+H₂O?B（OH）₄^-+H⁺，故答案為：H₃BO₃+H₂O?B（OH）₄^-+H⁺；
③Na₂[B₄O₅（OH）₄]溶液pH約為9.6，能水解生成H₃BO₃和B（OH）₄^-，硼酸電離顯酸性，四羥基和硼酸根離子水解顯堿性，可見水解程度大，所以c（H₃BO₃）大，
故答案為：＞．

點評：本題考查角度獨到，有一定難度，特別是（3）的③，水解后產(chǎn)物水解導(dǎo)致溶液顯堿性，不太適合學(xué)生練習(xí)．