Question

1．硼酸（H₃BO₃）与铝酸（H₃AlO₃）结构相似，可写成B（OH）₃．
（1）已知H₃BO₃的电离常数为5.8×10^-10，H₂CO₃的电离常数为Ka₁=4.4×10^-7、Ka₂=4.7×10^-11．向盛有饱和硼酸溶液的试管中，滴加0.1mol/L Na₂CO₃溶液，不能（填“能”或“不能”）观察到气泡逸出．
（2）已知H₃BO₃与足量NaOH溶液反应的离子方程式为H₃BO₃+OH^-=B（OH）₄^-，写出硼酸的电离方程式H₃BO₃+H₂O?B（OH）₄^-+H⁺，它是一元酸．（填“一”或“二”或“三”）
（3）硼酸和甲醇在浓硫酸存在下生成B（OCH₃）₃，B（OCH₃）₃可与NaH反应制得易溶于水的强还原剂硼氢化钠（NaBH₄）．
①NaBH₄中氢元素的化合价为-1，写出生成NaBH₄的化学方程式B（OCH₃）₃+4NaH=NaBH₄+3CH₃ONa．
②写出生成B（OCH₃）₃的化学方程式H₃BO₃+3CH₃OH$\stackrel{浓硫酸}{?}$B（OCH₃）₃+3H₂O．
③用NaBH₄和过氧化氢可以设计成一种新型碱性电池．该电池放电时，每摩尔NaBH₄释放8mole^-．写出这种电池放电反应的离子方程式BH₄^-+4H₂O₂=BO₂^-+6H₂O．
（4）H₃BO₃可以通过电解的方法制备．工作原理如图1所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）．
①写出阳极的电极反应式4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑（或2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑）．
②分析产品室可得到H₃BO₃的原因阳极室的H⁺穿过阳膜扩散至产品室，原料室的B（OH）₄^-穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H₃BO₃．
（5）过硼酸钠晶体（NaBO₃•4H₂O）是一种优良的漂白剂，在70℃以上加热会逐步失去结晶水． 实验测得过硼酸钠晶体的质量随温度变化的情况如图2所示，则T₂℃时所得晶体的化学式为NaBO₃•3H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据强酸制弱酸的反应原理分析解答；
（2）由信息可知为一元酸，H₃BO₃电离除生成B（OH）₄^-外还生成H⁺；
（3）①硼酸和甲醇在浓硫酸存在下生成B（OCH₃）₃，所以方程式为：H₃BO₃+3CH₃OH$\stackrel{浓硫酸}{?}$B（OCH₃）₃+3H₂O；基团OCH₃代替B（OH）₃结构中OH基团；
②根据化合价代数和为0，钠+1价，B元素+3价，所以氢元素是-1价，由B（OCH₃）₃可与NaH反应制得易溶于水的强还原剂硼氢化钠（NaBH₄），所以方程式为：B（OCH₃）₃+4NaH=NaBH₄+3CH₃ONa；
③1mol过氧化氢得到2mol的电子，所以1molNaBH₄在负极放电，正极要4mol的过氧化氢，所以总放电反应的离子方程式为：BH₄^-+4H₂O₂=BO₂^-+6H₂O；
（4）①根据阳极中阴离子为B（OH）₄^-和氢氧根离子判断放电能力强弱，所以氢氧根离子放电；
②根据图示“四室电渗析法”工作原理分析产品室可得到H₃BO₃的原因；
（5）过硼酸钠晶体（NaBO₃•4H₂O）的物质的量=$\frac{30.8g}{154g/mol}$=0.2mol，T₂℃质量变化为27.20g，质量变化30.8g-27.20g=3.6g，减少水的质量=$\frac{3.6g}{18g/mol}$=0.2mol，据此分析判断得到化学式；

解答 解：（1）H₃BO₃的电离常数为5.8×10^-10，H₂CO₃的电离常数为K₁=4.4×10^-7，因5.8×10^-10＜4.4×10^-7，所以不能观察到气泡逸出，
故答案为：不能；
（2）硼酸电离出四羟基和硼酸根和氢离子，方程式为：H₃BO₃+H₂O?B（OH）₄^-+H⁺，电离方程式可知硼酸是一元弱酸，
故答案为：H₃BO₃+H₂O?B（OH）₄^-+H⁺，一；
（3）①根据化合价代数和为0，钠+1价，B元素+3价，所以氢元素是-1价，由B（OCH₃）₃可与NaH反应制得易溶于水的强还原剂硼氢化钠（NaBH₄），所以方程式为：B（OCH₃）₃+4NaH=NaBH₄+3CH₃ONa，
故答案为：-1；B（OCH₃）₃+4NaH=NaBH₄+3CH₃ONa；
②硼酸和甲醇在浓硫酸存在下生成B（OCH₃）₃，所以方程式为：H₃BO₃+3CH₃OH$\stackrel{浓硫酸}{?}$B（OCH₃）₃+3H₂O；基团OCH₃代替B（OH）₃结构中OH基团，所以是取代反应，故答案为：H₃BO₃+3CH₃OH$\stackrel{浓硫酸}{?}$B（OCH₃）₃+3H₂O；
③1mol过氧化氢得到2mol的电子，所以1molNaBH₄在负极放电，正极要4mol的过氧化氢，所以总放电反应的离子方程式为：BH₄^-+4H₂O₂=BO₂^-+6H₂O，
故答案为：BH₄^-+4H₂O₂=BO₂^-+6H₂O；
（4）①根据阳极中阴离子为B（OH）₄^-和氢氧根离子判断放电能力强弱，所以氢氧根离子放电，电极反应式为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑（或2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑），
故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑（或2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑）；
②产品室可得到H₃BO₃的原因是因为：阳极室的H⁺穿过阳膜扩散至产品室，原料室的B（OH）₄^-穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H₃BO₃，
故答案为：阳极室的H⁺穿过阳膜扩散至产品室，原料室的B（OH）₄^-穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H₃BO₃．
（5）过硼酸钠晶体（NaBO₃•4H₂O）的物质的量=$\frac{30.8g}{154g/mol}$=0.2mol，T₂°C质量变化为27.20g，质量变化30.8g-27.20g=3.6g，减少水的质量=$\frac{3.6g}{18g/mol}$=0.2mol，则1molNaBO₃•4H₂O失去水1mol，则T₂℃时所得晶体的化学式为NaBO₃•3H₂O，
故答案为：NaBO₃•3H₂O；

点评 本题考查了电离方程式的书写、化学方程式书写、电化学等知识，题目难度中等，图象分析判断和计算应用，理解工艺流程原理是解题关键，侧重对化学用语的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用的能力，试题涉及的知识点较多，充分考查了学生对所学知识的掌握情况．