Question

【题目】硼氢化钠(NaBH4，硼为+3价)为白色粉末，在干燥空气中稳定，在潮湿空气中分解，是常用的还原剂。偏硼酸钠（NaBO2）易溶于水，不溶于乙醇，易水解。目前有多种工艺可制备NaBH4。

（1）用硼精矿（含有一定量B2O3，及Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质）制取NaBH4的流程如下：

① “溶解”时，B2O3与NaOH反应生成了NaBO2，反应离子方程式为________。

② “除硅铝”步骤加入CaO，而不加入CaCl2的原因有：能将硅、铝以沉淀除去；尽量不带入杂质离子；________。

③ “操作2”是将滤液蒸发、结晶、洗涤，其中洗涤选用的试剂最好是________。

④ “反应1”是MgH2与NaBO2混合得到NaBH4和MgO，其化学方程式为________。

（2）我国孙彦平采用耐腐蚀电极材料，以阳离子交换膜为隔离膜，电解偏硼酸钠的碱溶液，也可以高效制备NaBH4。该工艺阳极产物为________，阴极电极方程式为________。

Answer 1

【答案】 略 略 乙醇 略 O2 略

【解析】本题以硼精矿为原料制备NaBH4的流程为载体，考查流程的分析、离子方程式的书写、盐类水解的应用、基本实验操作、电解原理。硼精矿中加入NaOH溶解，其中B2O3、Al2O3、SiO2分别转化成溶于水的NaBO2、NaAlO2、Na2SiO3进入滤液；滤液中加入CaO将硅铝以沉淀除去；将NaBO2与MgH2反应得到NaBH4和MgO。电解NaBO2的碱溶液制备NaBH4，NaBH4中H元素的化合价为-1价，NaBH4为阴极产物。

（1）①“溶解”时，B2O3与NaOH反应生成NaBO2和H2O，反应的化学方程式为B2O3+2NaOH=2NaBO2+H2O，离子方程式为B2O3+2OH-=2BO2-+H2O。

②根据流程加入CaO将硅铝转化为Na2O·3CaO·Al2O3·nSiO2沉淀而除去；根据题意“NaBO2易水解”，加入CaO使溶液呈碱性，抑制NaBO2的水解，而CaCl2溶液呈中性，不能抑制NaBO2的水解，所以“除硅铝”步骤中加入CaO，而不加入CaCl2。

③“操作2”将滤液蒸发、结晶、洗涤得到NaBO2，根据“NaBO2易溶于水、不溶于乙醇、易水解”，为了减少NaBO2的溶解损失和水解，洗涤选用的试剂最好为乙醇。

④NaBH4中B为+3价，则NaBH4中H为-1价。“反应1”是MgH2与NaBO2混合得到NaBH4和MgO，该反应前后元素的化合价不变，该反应为非氧化还原反应，根据原子守恒，反应的化学方程式为2MgH2+NaBO2=NaBH4+2MgO。

（2）电解NaBO2的碱溶液制备NaBH4，NaBH4中B为+3价，则NaBH4中H为-1价，NaBH4为还原产物，在阴极生成；根据放电顺序，阳极电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，阳极产物为O2；阴极电极反应式为BO2-+8e-+6H2O=BH4-+8OH-。