Question

【題目】一些硼化合物在工業上有許多用途。以鐵硼礦為原料可以制得硼酸及其他硼化合物。回答下列問題：

（1）硼酸(H3BO3)為一元酸，硼酸中B的化合價為__________________。

（2）已知：Ka(H3BO3)=5.8×10-l0，Ka(H2CO3)=4.4×10-7，Ka(HCO3-)=4.7×10-l1，向飽和硼酸溶液中滴加0.1 molL-1Na2CO3溶液，____________（填“能”或“不能”）觀察到氣泡逸出。寫出該反應的化學方程式____________________________________。

（3）以硼酸為原料可制備重要還原劑NaBH4，BH4-的電子式為______________。NaBH4與BF3在50℃~70℃反應生成NaBF4和乙硼烷(B2H6)，該反應的化學方程式是___________________________。

（4）硫酸溶解鐵硼礦可制得含Fe3+、Fe2+、Al3+雜質的硼酸溶液，提純過程中加入H2O2的目的是____________________，為除去Fe3+、Al3+ (使其濃度均小于1×10-6 mol·L-1)，需至少調節pH=_________（已知： Ksp[Al(OH)3]= 1×10-33，Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38）

（5）H3BO3可以通過電解的方法制備。其工作原理如圖所示（陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過）：

①a接電源的____________ （填“正極”、“ 負極”）

②寫出陽極的電極反應式__________________________________。

③原料室中陰、陽離子是如何遷移的？_______________________________________。

Answer 1

【答案】 +3 不能 NaCO3+H3BO3=NaHCO3+NaH2BO3 3NaBH4+4BF33NaBF4+2B2H6 將Fe2+氧化生成Fe3+，便于除去 5 正極 2H2O-4e-=O2↑+4H+ [B(OH)4]-穿過陰膜進入產品室，Na+穿過陽膜進入陰極室

【解析】（1）硼酸(H3BO3)中B的化合價為+3；（2）由于Ka(H3BO3)=5.8×10-l0介于碳酸的一級、二級電離之間，向飽和硼酸溶液中滴加0.1 molL-1Na2CO3溶液，生成碳酸氫鈉，觀察不到氣泡逸出，反應的化學方程式為：NaCO3+H3BO3=NaHCO3+NaH2BO3；（3）BH4-的電子式為，NaBH4與BF3在50℃~70℃反應生成NaBF4和乙硼烷(B2H6)，反應的化學方程式是3NaBH4+4BF33NaBF4+2B2H6；（4）加入H2O2的目的是將Fe2+氧化生成Fe3+，便于除去；因為Ksp[Al(OH)3]= 1×10-33大于Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38，只要除去Al3+ (使其濃度均小于1×10-6 mol·L-1)，Fe3+肯定不存在了，由Ksp[Al(OH)3]= 1×10-33，c(Al3+)=1×10-6 mol·L-1代入Ksp[Al(OH)3]表達式，求得c(OH-)=1×10-9，pH=5。（5）由圖陽極、陰極電子流向分析可知，①a接電源的正極，②陽極的電極反應式為：2H2O-4e-=O2↑+4H+ ；③從產品生成角度分析可知，原料室中[B(OH)4]-穿過陰膜進入產品室，Na+穿過陽膜進入陰極室。