Question

硼是广泛存在于自然界的非金属元素，硼及其化合物具有非常广泛的用途．
（1）工业上冶硼可用热还原法或电解法等．
已知：2Mg（s）+O₂（g）═2MgO（s）；△H₁=-1204kJ?mol^-1
4B（s）+3O₂（g）═2B₂O₃（s）；△H₂=-2887kJ?mol^-1
①写出Mg（s）还原B₂O₃（s）生成MgO（s）和B（s）的热化学方程式：

 

．
②电解熔融B₂O₃（非电解质）及助熔剂，电解总反应为2B₂O₃

电解  .

4B+3O₂↑．则阴极的电极反应式为

 

．
（2）B₄C是一种新型陶瓷，可由反应：2B₂O₃+7C

高温  .

B₄C+6CO↑合成，每7mol C参与反应，转移电子的物质的量为

 

．
（3）无机物B₃N₃H₆是一种平面结构分子，有两种化学环境不同的氢，¹¹BNMR谱只有一组峰，该无机物的结构式可能为

 

．
（4）0.1mol?L^-1 Na₂[B₄O₅（OH）₄]溶液pH约为9.6，能水解生成H₃BO₃和B（OH）₄^-．
①Na₂[B₄O₅（OH）₄]水解反应的离子方程式为

 

．
②硼酸溶液电离出B（OH）₄^-的电离方程式为

 

．
③Na₂[B₄O₅（OH）₄]溶液中c（H₃BO₃）

 

（填“＞”“＜”或“=”）c[B（OH）₄^-]．

Answer 1

考点：热化学方程式,离子方程式的书写,氧化还原反应的电子转移数目计算,电解原理

专题：基本概念与基本理论,元素及其化合物

分析：（1）①利用盖斯定律解答；
②电解时阴极发生还原反应，据反应前后化合价变化书写；
（2）B₂O₃中B+3价，B₄C中B+1价，C-4价，CO中C+2价，据得失电子守恒解答；
（3）B和N都是三键结构，B₃N₃H₆是平面结构分子，有两种化学环境不同的氢，¹¹BNMR谱只有一组峰，和苯环类似，以此推断；
（4）Na₂[B₄O₅（OH）₄]溶液pH约为9.6，能水解生成H₃BO₃和B（OH）₄^-，可据原子守恒写出①②的方程式；据Na₂[B₄O₅（OH）₄]溶液pH约为9.6，能水解生成H₃BO₃和B（OH）₄^-，结合②可知，H₃BO₃电离除生成B（OH）₄^-外还生成H⁺，会导致c（H⁺）增大，而溶液显碱性，应是B（OH）₄^-减少，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
据盖斯定律，（①×3-②）÷2得：B₂O₃（s）+3Mg（s）═2B（s）+3MgO（s）；△H=-362.5 kJ?mol^-1，
故答案为：B₂O₃（s）+3Mg（s）═2B（s）+3MgO（s）；△H=-362.5 kJ?mol^-1；
②电解时阴极发生还原反应，生成B的反应为：B₂O₃+6e^-═2B+3O^2-，故答案为：B₂O₃+6e^-═2B+3O^2-；
（2）B₂O₃中B+3价，B₄C中B+1价，C-4价，CO中C+2价，氧化产物只有CO，7molC生成6molCO时转移12mol电子，故答案为：12mol；
（3）B和N都是三键结构，B₃N₃H₆是平面结构分子，有两种化学环境不同的氢，¹¹BNMR谱只有一组峰，和苯环类似，N与B之间单双键交替，结构为
，故答案为：；
（4）①Na₂[B₄O₅（OH）₄]能水解生成H₃BO₃和B（OH）₄^-，可据原子守恒和电荷守恒写出其水解方程式：B₄O₅（OH）₄^2-+5H₂O=2H₃BO₃+2B（OH）₄^-，
故答案为：B₄O₅（OH）₄^2-+5H₂O=2H₃BO₃+2B（OH）₄^-；
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⁺，故答案为：H₃BO₃+H₂O?B（OH）₄^-+H⁺；
③Na₂[B₄O₅（OH）₄]溶液pH约为9.6，能水解生成H₃BO₃和B（OH）₄^-，硼酸电离显酸性，四羟基和硼酸根离子水解显碱性，可见水解程度大，所以c（H₃BO₃）大，
故答案为：＞．

点评：本题考查角度独到，有一定难度，特别是（3）的③，水解后产物水解导致溶液显碱性，不太适合学生练习．