Question

1．硼酸（H₃BO₃）與鋁酸（H₃AlO₃）結(jié)構(gòu)相似，可寫成B（OH）₃．
（1）已知H₃BO₃的電離常數(shù)為5.8×10^-10，H₂CO₃的電離常數(shù)為Ka₁=4.4×10^-7、Ka₂=4.7×10^-11．向盛有飽和硼酸溶液的試管中，滴加0.1mol/L Na₂CO₃溶液，不能（填“能”或“不能”）觀察到氣泡逸出．
（2）已知H₃BO₃與足量NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為H₃BO₃+OH^-=B（OH）₄^-，寫出硼酸的電離方程式H₃BO₃+H₂O?B（OH）₄^-+H⁺，它是一元酸．（填“一”或“二”或“三”）
（3）硼酸和甲醇在濃硫酸存在下生成B（OCH₃）₃，B（OCH₃）₃可與NaH反應(yīng)制得易溶于水的強(qiáng)還原劑硼氫化鈉（NaBH₄）．
①NaBH₄中氫元素的化合價(jià)為-1，寫出生成NaBH₄的化學(xué)方程式B（OCH₃）₃+4NaH=NaBH₄+3CH₃ONa．
②寫出生成B（OCH₃）₃的化學(xué)方程式H₃BO₃+3CH₃OH$\stackrel{濃硫酸}{?}$B（OCH₃）₃+3H₂O．
③用NaBH₄和過氧化氫可以設(shè)計(jì)成一種新型堿性電池．該電池放電時(shí)，每摩爾NaBH₄釋放8mole^-．寫出這種電池放電反應(yīng)的離子方程式BH₄^-+4H₂O₂=BO₂^-+6H₂O．
（4）H₃BO₃可以通過電解的方法制備．工作原理如圖1所示（陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過）．
①寫出陽極的電極反應(yīng)式4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑（或2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑）．
②分析產(chǎn)品室可得到H₃BO₃的原因陽極室的H⁺穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的B（OH）₄^-穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H₃BO₃．
（5）過硼酸鈉晶體（NaBO₃•4H₂O）是一種優(yōu)良的漂白劑，在70℃以上加熱會(huì)逐步失去結(jié)晶水． 實(shí)驗(yàn)測得過硼酸鈉晶體的質(zhì)量隨溫度變化的情況如圖2所示，則T₂℃時(shí)所得晶體的化學(xué)式為NaBO₃•3H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)強(qiáng)酸制弱酸的反應(yīng)原理分析解答；
（2）由信息可知為一元酸，H₃BO₃電離除生成B（OH）₄^-外還生成H⁺；
（3）①硼酸和甲醇在濃硫酸存在下生成B（OCH₃）₃，所以方程式為：H₃BO₃+3CH₃OH$\stackrel{濃硫酸}{?}$B（OCH₃）₃+3H₂O；基團(tuán)OCH₃代替B（OH）₃結(jié)構(gòu)中OH基團(tuán)；
②根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0，鈉+1價(jià)，B元素+3價(jià)，所以氫元素是-1價(jià)，由B（OCH₃）₃可與NaH反應(yīng)制得易溶于水的強(qiáng)還原劑硼氫化鈉（NaBH₄），所以方程式為：B（OCH₃）₃+4NaH=NaBH₄+3CH₃ONa；
③1mol過氧化氫得到2mol的電子，所以1molNaBH₄在負(fù)極放電，正極要4mol的過氧化氫，所以總放電反應(yīng)的離子方程式為：BH₄^-+4H₂O₂=BO₂^-+6H₂O；
（4）①根據(jù)陽極中陰離子為B（OH）₄^-和氫氧根離子判斷放電能力強(qiáng)弱，所以氫氧根離子放電；
②根據(jù)圖示“四室電滲析法”工作原理分析產(chǎn)品室可得到H₃BO₃的原因；
（5）過硼酸鈉晶體（NaBO₃•4H₂O）的物質(zhì)的量=$\frac{30.8g}{154g/mol}$=0.2mol，T₂℃質(zhì)量變化為27.20g，質(zhì)量變化30.8g-27.20g=3.6g，減少水的質(zhì)量=$\frac{3.6g}{18g/mol}$=0.2mol，據(jù)此分析判斷得到化學(xué)式；

解答 解：（1）H₃BO₃的電離常數(shù)為5.8×10^-10，H₂CO₃的電離常數(shù)為K₁=4.4×10^-7，因5.8×10^-10＜4.4×10^-7，所以不能觀察到氣泡逸出，
故答案為：不能；
（2）硼酸電離出四羥基和硼酸根和氫離子，方程式為：H₃BO₃+H₂O?B（OH）₄^-+H⁺，電離方程式可知硼酸是一元弱酸，
故答案為：H₃BO₃+H₂O?B（OH）₄^-+H⁺，一；
（3）①根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0，鈉+1價(jià)，B元素+3價(jià)，所以氫元素是-1價(jià)，由B（OCH₃）₃可與NaH反應(yīng)制得易溶于水的強(qiáng)還原劑硼氫化鈉（NaBH₄），所以方程式為：B（OCH₃）₃+4NaH=NaBH₄+3CH₃ONa，
故答案為：-1；B（OCH₃）₃+4NaH=NaBH₄+3CH₃ONa；
②硼酸和甲醇在濃硫酸存在下生成B（OCH₃）₃，所以方程式為：H₃BO₃+3CH₃OH$\stackrel{濃硫酸}{?}$B（OCH₃）₃+3H₂O；基團(tuán)OCH₃代替B（OH）₃結(jié)構(gòu)中OH基團(tuán)，所以是取代反應(yīng)，故答案為：H₃BO₃+3CH₃OH$\stackrel{濃硫酸}{?}$B（OCH₃）₃+3H₂O；
③1mol過氧化氫得到2mol的電子，所以1molNaBH₄在負(fù)極放電，正極要4mol的過氧化氫，所以總放電反應(yīng)的離子方程式為：BH₄^-+4H₂O₂=BO₂^-+6H₂O，
故答案為：BH₄^-+4H₂O₂=BO₂^-+6H₂O；
（4）①根據(jù)陽極中陰離子為B（OH）₄^-和氫氧根離子判斷放電能力強(qiáng)弱，所以氫氧根離子放電，電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑（或2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑），
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑（或2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑）；
②產(chǎn)品室可得到H₃BO₃的原因是因?yàn)椋宏枠O室的H⁺穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的B（OH）₄^-穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H₃BO₃，
故答案為：陽極室的H⁺穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的B（OH）₄^-穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H₃BO₃．
（5）過硼酸鈉晶體（NaBO₃•4H₂O）的物質(zhì)的量=$\frac{30.8g}{154g/mol}$=0.2mol，T₂°C質(zhì)量變化為27.20g，質(zhì)量變化30.8g-27.20g=3.6g，減少水的質(zhì)量=$\frac{3.6g}{18g/mol}$=0.2mol，則1molNaBO₃•4H₂O失去水1mol，則T₂℃時(shí)所得晶體的化學(xué)式為NaBO₃•3H₂O，
故答案為：NaBO₃•3H₂O；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電離方程式的書寫、化學(xué)方程式書寫、電化學(xué)等知識(shí)，題目難度中等，圖象分析判斷和計(jì)算應(yīng)用，理解工藝流程原理是解題關(guān)鍵，側(cè)重對(duì)化學(xué)用語的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用的能力，試題涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，充分考查了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握情況．