Question

【题目】硼(B)可形成H3BO3、NaBH4、NaBO2等化合物，用途广泛。

（1）H3BO3为一元弱酸，常温下，在水中存在如下电离平衡：

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

① 25℃时，0.175 mol/L的H3BO3溶液pH约为_________（取整数）。

② 已知碳酸H2CO3的电离平衡常数为Ka1 = 4.4×10-7，Ka2 = 5.6×10-11。将少量碳酸钠溶液滴加到饱和硼酸溶液中，反应的离子方程式为_________。

（2）在容积恒定为2 L的密闭容器中加入足量BPO4和Na固体并充入一定量的H2(g)发生储氢反应：BPO4(s)+4Na(s)+2H2(g)Na3PO4(s)+NaBH4(s) △H＜0

① 体系中H2的物质的量与反应时间的关系如表所示：

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

下列有关叙述正确的是(填标号)_________。

a. 当容器内气体的摩尔质量不再变化时，反应达到平衡状态

b. 10 min时向容器内通入少量H2，则重新达平衡前ν(放氢)> ν(吸氢)

c. 保持温度不变，平衡后再充入1 mol H2，达新平衡时H2的浓度为0.4 mol/L

d. 升高温度，放氢速率加快，重新达到平衡时容器压强增大

② 下图为相同时间，NaBH4的产率与反应温度的关系曲线。NaBH4的产率在603K之前随温度升高而增大的原因是_________。

（3）NaBH4(s)遇H2O(l)剧烈水解，生成氢气和NaBO2(s)。

① 通常状况下，实验测得3.8gNaBH4(s)发生水解反应放出21.6 kJ热量，写出该反应的热化学方程式_________。

② t1/2为NaBH4水解的半衰期(水解一半所需要的时间，单位为min)。lg t1/2随pH和温度的变化如图所示。溶液pH=4时，NaBH4________(填“能”或“不能”)稳定存在；T1_________T2。(填 “>”或“<”)

Answer 1

【答案】5 CO32-+H2O+H3BO3=HCO3-+[B(OH)4]- cd 603K之前，反应未达到平衡状态，温度升高，反应速率加快 NaBH4(s)+2H2O(l)=NaBO2(s)+4H2(g) △H= -216kJ/mol 不能 ＜

【解析】

(1)根据K=计算；②根据硼酸和碳酸的电离常数可知，酸性碳酸＞硼酸＞碳酸氢根离子，书写将少量碳酸钠溶液滴加到饱和硼酸溶液中反应的离子方程式；

(2)①该反应前后只有氢气为气体，平衡常数K=，据此分析判断；②建立平衡状态的过程中，温度升高，反应速率加快；

(3)①3.8gNaBH4(s)的物质的量==0.1mol，则1mol NaBH4(s)放出216kJ热量，据此书写反应的热化学方程式；②NaBH4可水解放出氢气，在酸性条件下，NaBH4和酸反应生成硼酸和氢气，结合影响盐类水解的因素分析解答。

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

②根据硼酸和碳酸的电离常数可知，酸性碳酸＞硼酸＞碳酸氢根离子，因此将少量碳酸钠溶液滴加到饱和硼酸溶液中，反应的离子方程式为CO32-+H2O+H3BO3=HCO3-+[B(OH)4]-，故答案为：CO32-+H2O+H3BO3=HCO3-+[B(OH)4]-；

(2)①a. 该反应前后只有氢气为气体，气体的摩尔质量始终不变，容器内气体的摩尔质量不再变化时，不能判断反应达到平衡状态，故a错误；b. 根据表格数据，10 min时处于平衡状态，此时向容器内通入少量H2，相当于增大压强，氢气的浓度，正反应速率大于逆反应速率，即ν(放氢)＜ν(吸氢)，故b错误；c. 温度不变，平衡常数K=不变，保持温度不变，平衡后再充入1 mol H2，新平衡与原平衡等效，氢气的浓度相同，为=0.4 mol/L，故c正确；d. 升高温度，正逆反应速率均加快，平衡逆向移动，氢气增多，压强增大，故d正确；故选cd；

②NaBH4的产率在603K之前，因为反应未达到平衡状态，温度升高，反应速率加快，NaBH4的产率随温度升高而增大，故答案为：603K之前，反应未达到平衡状态，温度升高，反应速率加快；

(3)①NaBH4可水解放出氢气，反应方程式为：NaBH4+2H2O═NaBO2+4H2↑，3.8gNaBH4(s)的物质的量==0.1mol，则1mol NaBH4(s)放出216kJ热量，反应的热化学方程式为NaBH4(s)+2H2O(l)=NaBO2(s)+4H2(g) △H= -216kJ/mol，故答案为：NaBH4(s)+2H2O(l)=NaBO2(s)+4H2(g) △H= -216kJ/mol；

②NaBH4可水解放出氢气，反应方程式为：NaBH4+2H2O═NaBO2+4H2↑，因此NaBH4在酸性条件下，NaBH4和酸反应生成硼酸和氢气，反应的离子方程式为：BH4-+H++3H2O=H3BO3+4H2↑，不能稳定性存在；水解反应为吸热反应，升温促进水解，半衰期缩短，故T1＜T2，故答案为：不能；＜。