Question

【題目】硼氫化鈉(NaBH4，硼為+3價)為白色粉末，在干燥空氣中穩定，在潮濕空氣中分解，是常用的還原劑。偏硼酸鈉(NaBO2)易溶于水，不溶于乙醇，易水解。目前有多種工藝制備NaBH4 。

(1)用硼精礦(含有一定量B2O3，及Al2O3、SiO2、Fe2O3等雜質)制取NaBH4的流程如下:

①“溶解”時，B2O3與NaOH反應生成了NaBO2，反應離子方程式為_____________。

②“除硅鋁”步驟加入CaO，而不加入CaCl2的原因有:能將硅、鋁以沉淀除去；盡量不帶入雜質離子；__________。

③“操作2”是將濾液蒸發、結晶、洗滌，其中洗滌選用的試劑最好是___________。

④“反應1”是MgH2與NaBO2混合得到NaBH4和MgO，其化學方程式為_________。

(2)我國孫彥平采用耐腐蝕電極材料,以陽離子交換膜為隔離膜，電解偏硼酸鈉的堿溶液，也可以高效制備NaBH4。該工藝陽極產物為______，陰極電極方程式為______________。

Answer 1

【答案】 B2O3 + 2OH-＝2BO2- + H2O 提供堿性溶液，抑制 NaBO2水解 乙醇 2MgH2 + NaBO2＝NaBH4 + 2MgO O2 BO2- + 6H2O +8e-＝BH4- + 8OH-

【解析】分析：本題以硼精礦為原料制備NaBH4的流程為載體，考查流程的分析、離子方程式的書寫、鹽類水解的應用、基本實驗操作、電解原理。硼精礦中加入NaOH溶解，其中B2O3、Al2O3、SiO2分別轉化成溶于水的NaBO2、NaAlO2、Na2SiO3進入濾液；濾液中加入CaO將硅鋁以沉淀除去；將NaBO2與MgH2反應得到NaBH4和MgO。電解NaBO2的堿溶液制備NaBH4，NaBH4中H元素的化合價為-1價，NaBH4為陰極產物。

詳解：（1）①“溶解”時，B2O3與NaOH反應生成NaBO2和H2O，反應的化學方程式為B2O3+2NaOH=2NaBO2+H2O，離子方程式為B2O3+2OH-=2BO2-+H2O。

②根據流程加入CaO將硅鋁轉化為Na2O·3CaO·Al2O3·nSiO2沉淀而除去；根據題意“NaBO2易水解”，加入CaO使溶液呈堿性，抑制NaBO2的水解，而CaCl2溶液呈中性，不能抑制NaBO2的水解，所以“除硅鋁”步驟中加入CaO，而不加入CaCl2。

③“操作2”將濾液蒸發、結晶、洗滌得到NaBO2，根據“NaBO2易溶于水、不溶于乙醇、易水解”，為了減少NaBO2的溶解損失和水解，洗滌選用的試劑最好為乙醇。

④NaBH4中B為+3價，則NaBH4中H為-1價。“反應1”是MgH2與NaBO2混合得到NaBH4和MgO，該反應前后元素的化合價不變，該反應為非氧化還原反應，根據原子守恒，反應的化學方程式為2MgH2+NaBO2=NaBH4+2MgO。

（2）電解NaBO2的堿溶液制備NaBH4，NaBH4中B為+3價，則NaBH4中H為-1價，NaBH4為還原產物，在陰極生成；根據放電順序，陽極電極反應式為4OH--4e-=O2↑+2H2O，陽極產物為O2；陰極電極反應式為BO2-+8e-+6H2O=BH4-+8OH-。