Question

【题目】单质硼(B)及其化合物在化学工业中有诸多用途。工业上以硼镁矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O，还含有少量的Fe2O3、FeO)为原料制备单质B的工艺流程如图所示：

请回答下列问题：

(1)矿石中所含Fe元素在周期表中的位置_________；

(2)结合题目信息与元素周期律的有关知识，硼元素及其化合物的说法正确的是________；

A. 向碳酸氢钠溶液中滴加饱和硼酸溶液，有气泡产生

B. Al2O3为两性氧化物，可推知B2O3为两性氧化物

C. BF3分子中所有原子均达到8电子稳定结构

D. 已知硼能与NaOH溶液反应，方程式为：2B+2NaOH+6H2O=2NaB(OH)4+3H2↑

(3)上述流程中的①、②、③步骤中都用到了同一种分离方法叫___________；

(4)NaB(OH)4是硼酸的钠盐，组成该盐的四种元素原子半径由大到小的顺序为_________，硼氢化钠(NaBH4)是有机合成中的重要还原剂，其中B为+3价，NaBH4电子式_________，所含化学键类型________________；

(5)写出步骤⑤的化学方程式___________________；

(6)硼酸(H3BO3)是一元弱酸，工业上可以用电解NaB(OH)4溶液的方法来制备硼酸，同时得到氢氧化钠。其工作原理如图所示(阳离子交换膜和阴离子交换膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列说法错误的是___________。

A . e与电源的负极相连接

B. 当电路中通过3mol电子时，可得到1mol H3BO3

C. 产品室中发生反应的离子方程式：H++B(OH)4－==H3BO3+H2O

D. a、c为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜

E. M室的电极反应式为：4OH－－4e－=O2↑+2H2O

Answer 1

【答案】第四周期第Ⅷ族 D 过滤 Na＞B＞O＞H 离子键 共价键 B2O3+3Mg2B+3MgO BD

【解析】

工业上以硼镁矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O，还含有少量的Fe2O3、FeO)为原料制备单质B。硼镁矿用氢氧化钠溶液浸取后生成NaB(OH)4溶液，过滤除去杂质后，滤液NaB(OH)4经过浓缩后通入二氧化碳得到Na2B4O7·10 H2O晶体，用稀硫酸溶解可以得到硼酸(H3BO3)晶体，过滤出的硼酸加热脱水生成B2O3，B2O3用镁还原生成粗硼。根据物质的性质和题示信息分析解答。

(1)Fe为26号元素，在周期表中位于第四周期第VⅢ族，故答案为：第四周期第VⅢ族；

(2)A.硼的非金属性比碳弱，故硼酸的酸性弱于碳酸。因此，向碳酸氢钠溶液中滴加饱和硼酸溶液，不能生成碳酸，不会有气泡产生，故A错误；B. 根据对角线规则可知，B和Si位于元素周期表中对角线的位置，故两者性质相似，SiO2为酸性氧化物，可推知B2O3也是酸性氧化物，且由流程可知，硼酸不溶于硫酸，故B错误；C. BF3分子中B原子为6电子结构，F原子为8电子结构，故C错误；D.硼能与NaOH溶液反应，结合铝与氢氧化钠反应的方程式可知，硼与NaOH溶液反应的方程式为：2B+2NaOH+6H2O==2NaB(OH)4+3H2↑，故D正确；故选D。

(3)根据流程图，上述流程中的①、②、③步骤都是分离固体和溶液，都可以通过过滤分离，故答案为：过滤；

(4)一般而言，电子层数越多，半径越大，电子层数相同，原子序数越大，半径越小，NaB(OH)4中的四种元素原子半径由大到小的顺序为Na＞B＞O＞H，硼氢化钠(NaBH4)属于离子化合物，其中B为+3价，则H为-1价，NaBH4的电子式为，含有离子键和极性键，故答案为：Na＞B＞O＞H； ；离子键、共价键(或极性键)；

(5)步骤⑤中B2O3用镁还原生成粗硼，反应的化学方程式为B2O3+3Mg2B+3MgO，故答案为：B2O3+3Mg2B+3MgO；

(6)A . 根据图示，原料室中的B(OH)4-通过b膜进入产品室，M室中氢离子通过a膜进入产品室，则M室为阳极室，d与电源的正极连接，e与电源的负极相连接，故A正确；B. 产品室发生反应为：H++[B(OH)4]-=H3BO3+H2O，M、N室电极反应式分别为2H2O-4e-=O2↑+4H+、2H2O+2e-=H2↑+2OH-，M室生成1molH+，理论上可以生成1mol H3BO3，即电路中通过1mol电子时，可得到1mol H3BO3，故B错误；C. 原料室中的B(OH)4-通过b膜进入产品室，M室中氢离子通过a膜进入产品室，产品室中发生反应的离子方程式：H++B(OH)4－==H3BO3+H2O，故C正确；D. 原料室中的B(OH)4-通过b膜进入产品室，M室中氢离子通过a膜进入产品室，钠离子通过C膜进入N室，N室可以得到NaOH，则b膜为阴离子交换膜、a和c为阳离子交换膜，故D错误；E. M室为阳极室，水放电生成氢离子，电极反应式为：4OH－－4e－=O2↑+2H2O，故E正确；故答案为：BD。