Question

【題目】單質硼(B)及其化合物在化學工業中有諸多用途。工業上以硼鎂礦(主要成分為Mg2B2O5·H2O，還含有少量的Fe2O3、FeO)為原料制備單質B的工藝流程如圖所示：

請回答下列問題：

(1)礦石中所含Fe元素在周期表中的位置_________；

(2)結合題目信息與元素周期律的有關知識，硼元素及其化合物的說法正確的是________；

A. 向碳酸氫鈉溶液中滴加飽和硼酸溶液，有氣泡產生

B. Al2O3為兩性氧化物，可推知B2O3為兩性氧化物

C. BF3分子中所有原子均達到8電子穩定結構

D. 已知硼能與NaOH溶液反應，方程式為：2B+2NaOH+6H2O=2NaB(OH)4+3H2↑

(3)上述流程中的①、②、③步驟中都用到了同一種分離方法叫___________；

(4)NaB(OH)4是硼酸的鈉鹽，組成該鹽的四種元素原子半徑由大到小的順序為_________，硼氫化鈉(NaBH4)是有機合成中的重要還原劑，其中B為+3價，NaBH4電子式_________，所含化學鍵類型________________；

(5)寫出步驟⑤的化學方程式___________________；

(6)硼酸(H3BO3)是一元弱酸，工業上可以用電解NaB(OH)4溶液的方法來制備硼酸，同時得到氫氧化鈉。其工作原理如圖所示(陽離子交換膜和陰離子交換膜分別只允許陽離子、陰離子通過)。下列說法錯誤的是___________。

A . e與電源的負極相連接

B. 當電路中通過3mol電子時，可得到1mol H3BO3

C. 產品室中發生反應的離子方程式：H++B(OH)4－==H3BO3+H2O

D. a、c為陰離子交換膜，b為陽離子交換膜

E. M室的電極反應式為：4OH－－4e－=O2↑+2H2O

Answer 1

【答案】第四周期第Ⅷ族 D 過濾 Na＞B＞O＞H 離子鍵 共價鍵 B2O3+3Mg2B+3MgO BD

【解析】

工業上以硼鎂礦(主要成分為Mg2B2O5·H2O，還含有少量的Fe2O3、FeO)為原料制備單質B。硼鎂礦用氫氧化鈉溶液浸取后生成NaB(OH)4溶液，過濾除去雜質后，濾液NaB(OH)4經過濃縮后通入二氧化碳得到Na2B4O7·10 H2O晶體，用稀硫酸溶解可以得到硼酸(H3BO3)晶體，過濾出的硼酸加熱脫水生成B2O3，B2O3用鎂還原生成粗硼。根據物質的性質和題示信息分析解答。

(1)Fe為26號元素，在周期表中位于第四周期第VⅢ族，故答案為：第四周期第VⅢ族；

(2)A.硼的非金屬性比碳弱，故硼酸的酸性弱于碳酸。因此，向碳酸氫鈉溶液中滴加飽和硼酸溶液，不能生成碳酸，不會有氣泡產生，故A錯誤；B. 根據對角線規則可知，B和Si位于元素周期表中對角線的位置，故兩者性質相似，SiO2為酸性氧化物，可推知B2O3也是酸性氧化物，且由流程可知，硼酸不溶于硫酸，故B錯誤；C. BF3分子中B原子為6電子結構，F原子為8電子結構，故C錯誤；D.硼能與NaOH溶液反應，結合鋁與氫氧化鈉反應的方程式可知，硼與NaOH溶液反應的方程式為：2B+2NaOH+6H2O==2NaB(OH)4+3H2↑，故D正確；故選D。

(3)根據流程圖，上述流程中的①、②、③步驟都是分離固體和溶液，都可以通過過濾分離，故答案為：過濾；

(4)一般而言，電子層數越多，半徑越大，電子層數相同，原子序數越大，半徑越小，NaB(OH)4中的四種元素原子半徑由大到小的順序為Na＞B＞O＞H，硼氫化鈉(NaBH4)屬于離子化合物，其中B為+3價，則H為-1價，NaBH4的電子式為，含有離子鍵和極性鍵，故答案為：Na＞B＞O＞H； ；離子鍵、共價鍵(或極性鍵)；

(5)步驟⑤中B2O3用鎂還原生成粗硼，反應的化學方程式為B2O3+3Mg2B+3MgO，故答案為：B2O3+3Mg2B+3MgO；

(6)A . 根據圖示，原料室中的B(OH)4-通過b膜進入產品室，M室中氫離子通過a膜進入產品室，則M室為陽極室，d與電源的正極連接，e與電源的負極相連接，故A正確；B. 產品室發生反應為：H++[B(OH)4]-=H3BO3+H2O，M、N室電極反應式分別為2H2O-4e-=O2↑+4H+、2H2O+2e-=H2↑+2OH-，M室生成1molH+，理論上可以生成1mol H3BO3，即電路中通過1mol電子時，可得到1mol H3BO3，故B錯誤；C. 原料室中的B(OH)4-通過b膜進入產品室，M室中氫離子通過a膜進入產品室，產品室中發生反應的離子方程式：H++B(OH)4－==H3BO3+H2O，故C正確；D. 原料室中的B(OH)4-通過b膜進入產品室，M室中氫離子通過a膜進入產品室，鈉離子通過C膜進入N室，N室可以得到NaOH，則b膜為陰離子交換膜、a和c為陽離子交換膜，故D錯誤；E. M室為陽極室，水放電生成氫離子，電極反應式為：4OH－－4e－=O2↑+2H2O，故E正確；故答案為：BD。