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硼及其化合物的性质知识总结

来源:未知作者:化学自习室 点击:所属专题: 硼及其化合物

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一、知识精讲 1.硼 硼单质有晶体硼和无定形硼两种,晶体硼相当稳定,无定形硼比较活泼,能发生如下反应: (1)高温下,与N 2 、S、X 2 等单质反应,如2B+N 2 2BN。 (2)高温下同金属反应生成金属硼化物。 (3)赤热下,与水蒸气反应,2B+6H 2 O(g) 2B(OH) 3 +3H 2 。 (4)与

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一、知识精讲

1.硼

硼单质有晶体硼和无定形硼两种,晶体硼相当稳定,无定形硼比较活泼,能发生如下反应:

(1)高温下,与N2、S、X2等单质反应,如2B+N2硼及其化合物的性质知识总结2BN。

(2)高温下同金属反应生成金属硼化物。

(3)赤热下,与水蒸气反应,2B+6H2O(g)硼及其化合物的性质知识总结2B(OH)3+3H2

(4)与热的浓硫酸或浓硝酸反应,2B+3H2SO4(浓)硼及其化合物的性质知识总结2H3BO3+3SO2↑,B+3HNO3(浓)硼及其化合物的性质知识总结H3BO3+3NO2↑。

2.硼酸(H3BO3)

(1)一元弱酸,H3BO3+H2O硼及其化合物的性质知识总结H+[B(OH)4]

(2)H3BO3受热时会逐渐脱水,首先生成偏硼酸(HBO2),继续升温可进一步脱水生成四硼酸(H2B4O7),更高温度时则转变为硼酸的酸酐(B2O3)。

3.硼氢化钠(NaBH4)

硼氢化钠中的氢元素为-1价,具有还原性,故其可用作醛类、酮类和酰氯类的还原剂:

硼及其化合物的性质知识总结NaBH4―――→硼及其化合物的性质知识总结

4.硼砂(Na2B4O7·10H2O)

(1)制备:将偏硼酸钠溶于水形成较浓溶液,然后通入CO2调节pH,浓缩结晶分离出硼砂:

4NaBO2+CO2+10H2O===Na2B4O7·10H2O+Na2CO3

(2)将硼砂溶于水,用硫酸溶液调节pH,可析出溶解度小的硼酸晶体:

Na2B4O7+H2SO4+5H2O===4H3BO3↓+Na2SO4

二、专题精炼

1.NaBH4与FeCl3反应可制取纳米铁:2FeCl3+6NaBH4+18H2O===2Fe+6NaCl+6H3BO3+21H2↑,下列说法正确的是(  )

A.该反应中氧化剂只有FeCl3

B.NaBH4的电子式为

硼及其化合物的性质知识总结

C.NaBH4不能与水发生反应

D.该反应中每生成1 mol Fe转移电子3 mol

答案 B

解析 反应2FeCl3+6NaBH4+18H2O===2Fe+6NaCl+6H3BO3+21H2↑中,FeCl3中的Fe由+3价降低到0价,水中部分H由+1价降低到0价,所以该反应中氧化剂为FeCl3和H2O,A项错误;NaBH4由钠离子与BH4构成,为离子化合物,则其电子式为

硼及其化合物的性质知识总结

B项正确;NaBH4中H为-1价,水中H为+1价,两者发生归中反应可生成氢气,C项错误;题述氧化还原反应中,化合价升高的只有NaBH4中的H,由-1价升高到0价,可据此判断电子转移数目,每生成1 mol Fe,消耗3 mol NaBH4,转移电子12 mol,D项错误。

2.按要求回答问题

(1)[2019·全国卷Ⅰ,26(3)]根据H3BO3的解离反应:H3BO3+H2O硼及其化合物的性质知识总结H+B(OH)4Ka=5.81×10-10,可判断H3BO3是________酸。

(2)[2015·全国卷Ⅰ,27(1)(6)]写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式:___________________________。

单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程:_____________________。

(3)[2015·安徽理综,27(2)]请配平化学方程式:______NaBO2+______SiO2+______Na+______H2===____NaBH4+______Na2SiO3

(4)[2014·重庆理综,11(2)]NaBH4是一种重要的储氢载体,能与水反应得到NaBO2,且反应前后B的化合价不变,该反应的化学方程式为_____________________。

答案 (1)一元弱 (2)Mg2B2O5·H2O+2H2SO4硼及其化合物的性质知识总结2MgSO4+2H3BO3 2H3BO3硼及其化合物的性质知识总结B2O3+3H2O、B2O3+3Mg硼及其化合物的性质知识总结2B+3MgO (3)1 2 4 2 1 2

(4)NaBH4+2H2O===NaBO2+4H2

3.硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。已知硼镁矿的主要成分为Mg2B2O5·H2O,硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O。一种利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程如图所示:

硼及其化合物的性质知识总结

(1)写出硼元素在元素周期表中的位置:________________。

(2)将硼砂溶于水后,用硫酸调节溶液的pH≈3.5以制取硼酸(H3BO3),该反应的离子方程式为_________________。

(3)由MgCl2·6H2O制备MgCl2时,一定条件是_______________________。

(4)制得的粗硼在一定条件下反应生成Bi3,Bi3在一定条件下受热分解可以得到纯净的单质硼。0.200 0 g 粗硼制成的Bi3完全分解,将生成的I2配制成100 mL 碘水,量取10.00 mL 碘水于锥形瓶中,向其中滴加几滴淀粉溶液,用0.300 0 mol·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液18.00 mL。(提示:I2+2S2O32===2I+S4O62)滴定终点的现象为_____________,该粗硼样品的纯度为________%。

(5)H3BO3[也可写成B(OH)3]可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备。工作原理如图所示。

硼及其化合物的性质知识总结

b膜为__________(填“阴离子”或“阳离子”)交换膜,写出产品室发生反应的离子方程式:_____________________,理论上每生成1 mol H3BO3,N室可生成________L(标准状况)气体。

②N室中,进口和出口的溶液浓度大小关系为a%______(填“>”或“<”)b%。

答案 (1)第二周期ⅢA族 (2)B4O72+2H+5H2O===4H3BO3↓ (3)在HCl氛围中加热 (4)滴加最后一滴Na2S2O3溶液,锥形瓶中溶液蓝色褪去,且半分钟内不恢复原色 99 (5)①阴离子 H+B(OH)4===H3BO3+H2O 11.2 ②<

解析 (3)因MgCl2在蒸干灼烧时会发生水解,其水解的化学方程式为MgCl2+2H2O硼及其化合物的性质知识总结Mg(OH)2+2HCl,所以为了防止氯化镁水解生成氢氧化镁,需要在HCl氛围中加热。

(4)消耗的Na2S2O3的物质的量为0.300 0 mol·L-1×0.018 L=0.005 4 mol,根据关系式:硼及其化合物的性质知识总结得,n(B)=硼及其化合物的性质知识总结=0.001 8 mol,

则该粗硼样品中B的物质的量=0.001 8 mol×硼及其化合物的性质知识总结=0.018 mol,则硼的质量为11 g·mol-1×0.018 mol=0.198 g,该粗硼样品中硼的质量分数为硼及其化合物的性质知识总结×100%=99%。

(5)①产品室可得到H3BO3的原因是M室的H穿过阳离子交换膜扩散至产品室,原料室的B(OH)4-穿过阴离子交换膜扩散至产品室,二者反应生成H3BO3,其离子方程式为H+B(OH)4===H3BO3+H2O,所以b膜应为阴离子交换膜。阴极的电解液为氢氧化钠溶液,所以N室的电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH,生成1 mol H3BO3时,需要M室和原料室分别转入1 mol H、1 mol B(OH)4-,则需转移1 mol e-,所以N室可生成0.5 mol 氢气,其体积在标准状况下为11.2 L。②N室溶液中氢氧根离子浓度增大,Na从原料室通过阳离子交换膜进入N室,故N室进口溶液浓度比出口的小,即a%<b%。

4.[2019·全国卷Ⅰ,26(1)(2)(4)]硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料,广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下:

硼及其化合物的性质知识总结

回答下列问题:

(1)在95℃“溶浸”硼镁矿粉,产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为___________________。

(2)“滤渣1”的主要成分有______________________。

为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+离子,可选用的化学试剂是________。

(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为__________________________,

母液经加热后可返回________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是________。

答案 (1)NH4HCO3+NH3===(NH4)2CO3

(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3 KSCN溶液

(4)2Mg2++3CO32+2H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓+2HCO3[或2Mg2++2CO32+H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓+CO2↑] 溶浸 高温焙烧

解析 (1)由流程图加入物质可知,“溶浸”时产生的气体只能是NH3,NH3与NH4HCO3反应生成用于“沉镁”的物质只能是(NH4)2CO3

(2)由流程图可知,在过滤获取H3BO3之前没有除Fe3+、Al3+的步骤,推知氧化铁、氧化铝在“溶浸”时没有溶解,而二氧化硅不溶于硫酸铵溶液,因而滤渣1的主要成分是二氧化硅、氧化铁、氧化铝。检验Fe3+的试剂可选用KSCN溶液。

(4)“沉镁”中,结合反应物有Mg2+、CO32,生成物为Mg(OH)2·MgCO3,依据离子方程式书写要求,即可写出方程式。母液含硫酸铵,可以将母液返回“溶浸”工序循环使用,体现绿色化学理念和环境保护思想。碱式碳酸镁转化成轻质氧化镁,联系碳酸镁、氢氧化镁受热都能分解生成氧化镁。

(责任编辑:化学自习室)
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