Question

【題目】現代高科技領域使用的新型陶瓷材料氮化硼（BN），用天然硼砂（Na2B4O710H2O）經過下列過程可以制得。

天然硼砂硼酸（H3BO3）B2O3BN

（1）天然硼砂所含的元素中屬于同一周期且原子半徑是（用元素符號填寫）___>___，由天然硼砂中的三種元素形成的某種離子化合物的電子式為______。

（2）與硼元素性質最相似的元素的原子的最外層電子排布為_______，該原子核外充有電子的軌道共有____個。

（3）試寫出天然硼砂與硫酸反應的化學方程式_______，制得的氮化硼有不同的結構，其中超硬、耐磨、耐高溫的一種屬于____晶體。制取氮化硼的反應必須在密閉的耐高溫容器中進行：B2O3(s)+2NH3(g)2BN(s)+3H2O(g)+Q（Q<0）

（4）若反應在5L的密閉容器中進行，經2分鐘反應爐內固體的質量減少60.0g，則用氨氣來表示該反應在2分鐘內的平均速率為_____，達到平衡后，增大反應容器體積，在平衡移動過程中，逆反應速率的變化狀況為______。

（5）為提高生產效率，使反應速率加快的同時，化學平衡向多出產品的方向移動，可以采取的措施有_________，生產中對尾氣的處理方法正確的是（填序號）_____。

A．直接排出參與大氣循環 B．冷卻分離所得氣體可以循環使用

C．全部用來進行循環使用 D．冷卻分離所得液體可作化工原料

Answer 1

【答案】B O 3s23p2 8 Na2B4O710H2O+H2SO4→Na2SO4+4H3BO3+5H2O 原子 0.6mol/(L·min） 先減小后增大 升高溫度、通入氨氣 BD

【解析】

（1）Na、B、O、H四種元素中屬于同一周期的是B、O，原子半徑：B>O；Na、O、H三種元素可形成離子化合物NaOH；

（2）與硼元素性質最相似的元素為硅；

（3）Na2B4O710H2O與硫酸反應得到硼酸，根據原子守恒，寫出化學方程式；根據晶體具有超硬、耐磨、耐高溫的性質，氮化硼屬于原子晶體；

（4）根據=計算反應速率；根據濃度對化學反應速率的影響分析逆反應速率的變化；

（5）根據B2O3(s)+2NH3(g)2BN(s)+3H2O(g)+Q（Q<0），正反應為吸熱反應，升高溫度、通入氨氣平衡向正反應方向移動；根據尾氣中含有NH3和水蒸氣，分析尾氣處理方法。

（1）天然硼砂（Na2B4O710H2O）含有Na、B、O、H四種元素，其中Na位于第三周期，B、O位于第二周期，H位于第一周期，屬于同一周期的是B、O，原子半徑：B>O，Na、O、H三種元素可形成離子化合物NaOH，其電子式為，故答案為：B；O；；

（2）硼元素位于元素周期表第二周期第ⅢA族，根據對角線規則，與硼元素性質最相似的元素為第三周期第ⅣA族的硅元素，Si原子的最外層電子排布為3s23p2，該原子核外電子排布式為1s22s2p63s23p2，因此該原子核外充有電子的軌道共有共有8個。故答案為：3s23p2；8；

（3）Na2B4O710H2O與硫酸反應得到硼酸，根據原子守恒，化學方程式為Na2B4O710H2O+H2SO4→Na2SO4+4H3BO3+5H2O；原子晶體具有超硬、耐磨、耐高溫的性質，故氮化硼屬于原子晶體。故答案為：Na2B4O710H2O+H2SO4→Na2SO4+4H3BO3+5H2O；原子；

（4）根據質量守恒定律，固體質量減少等于氣體質量的增加，設反應的NH3的質量為x，

B2O3(s)+2NH3(g)2BN(s)+3H2O(g)， 質量差

2×17 3×18 20

x 60.0g

=，x=102g，

則用氨氣來表示該反應在2分鐘內的平均速率為=0.6mol/(L·min）；達到平衡后，增大反應容器體積，H2O(g)的濃度減小，逆反應速率減小，由于減小壓強平衡正向移動，隨著反應進行，H2O(g)的濃度又逐漸增大，所以逆反應速率先減小后增大；故答案為：0.6mol/(L·min）；先減小后增大；

（5）根據B2O3(s)+2NH3(g)2BN(s)+3H2O(g)+Q（Q<0），正反應為吸熱反應，升高溫度、通入氨氣使反應速率加快的同時，化學平衡向多出產品的方向移動；由反應過程可知，尾氣中含有未反應的NH3和生成的水蒸氣，則

A．NH3直接排出參與大氣循環會污染空氣，故A錯誤；

B．冷卻分離所得NH3可以循環使用，有利于原料充分利用和環境保護，故B正確；

C．由反應B2O3(s)+2NH3(g)2BN(s)+3H2O(g)可知，生成的水蒸氣不用來進行循環使用，故C錯誤；

D．尾氣中含有NH3和水蒸氣，冷卻分離后得到氨水，可作化工原料，故D正確。

綜合上述分析，BD正確。故答案為：升高溫度、通入氨氣；BD。