資源簡介

(共37張PPT)
第34講
硼及其化合物
2025：基于主題教學的高考化學專題復習系列講座
2025
2024浙江1月-17題（2） 電負性比較：比較B、N、O電負性
2024山東卷-4題 共價晶體熔點比較：共價晶體，結構相似，則原子半徑越大，鍵長越長，鍵能越小，熔沸點越低
2024浙江6月卷-19題 NaBH4：以NaBH4為反應物的化學反應原理內容的考查
2024湖南卷-9題 硼的成鍵特點、第一電離能比較：硼在化合物中形成的共價鍵的雜化方式、第一電離能比較
2024甘肅卷-15題（5） 晶胞結構：晶胞中化學式的計算
2024貴州卷-12題 硼酸鹽、硼酸：硼酸鹽的水解、硼酸的電離
2024年——硼及其化合物考向考點統計
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硼與鋁位于同一主族，雖然教材中沒有專門對硼及硼酸的相關性質進行介紹，但近年高考中多次出現以硼酸為載體的試題，結合新情境、新信息考查元素及其化合物知識、氧化還原反應原理、化學平衡及其移動原理等相關知識，一般以工藝流程題、實驗綜合題等形式呈現，有效地考查學生獲取信息、加工處理信息能力，知識遷移能力和應用能力，符合新課程倡導的“自主學習”和“探究學習”的理念。本講對硼及硼酸的性質、制法做簡單介紹，對典型高考真題進行了詳細解析。
1.硼
硼單質有晶體硼和無定形硼兩種，晶體硼相當穩定，無定形硼比較活潑，能發生如下反應：
(1)高溫下，與N2、S、X2等單質反應，例如：2B＋N2 2BN。
(2)高溫下同金屬反應生成金屬硼化物。
(3)赤熱下，與水蒸氣反應：2B＋6H2O(g) 2B(OH)3＋3H2。
(4)與熱的濃硫酸或濃硝酸反應：2B＋3H2SO4(濃) 2H3BO3＋3SO2↑，
B＋3HNO3(濃) H3BO3＋3NO2↑。
2.硼酸(H3BO3)
(1)一元弱酸，H3BO3＋H2O H＋＋[B(OH)4]－。（2019全國一卷、2023山東）
(2)H3BO3受熱時會逐漸脫水，首先生成偏硼酸(HBO2)，繼續升溫可進一步脫水生成四硼酸(H2B4O7)，更高溫度時則轉變為硼酸的酸酐(B2O3)。
3.硼氫化鈉(NaBH4)
硼氫化鈉中的氫元素為－1價，具有還原性，故其可用作醛類、酮類和酰
氯類的還原劑： 。
4.硼砂(Na2B4O7·10H2O)
(1)制備：將偏硼酸鈉溶于水形成較濃溶液，然后通入CO2調節pH，濃縮結晶分離出硼砂：
4NaBO2＋CO2＋10H2O===Na2B4O7·10H2O＋Na2CO3 。
(2)將硼砂溶于水，用硫酸溶液調節pH，可析出溶解度小的硼酸晶體：
Na2B4O7＋H2SO4＋5H2O===4H3BO3↓＋Na2SO4。
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【例題1】（2024湖南卷9題）通過理論計算方法優化了P和Q的分子結構，P和Q呈平面六元并環結構，
原子的連接方式如圖所示，下列說法錯誤的是
P為非極性分子，Q為極性分子
B. 第一電離能：BC.1molP和1molQ所含電子數目相等
D. P和Q分子中C、B和N均為sp2雜化
【解析】A．由所給分子結構圖，P和Q分子都滿足對稱，正負電荷重心重合，都是非極性分子，A錯誤；
B．同周期元素，從左到右第一電離能呈增大趨勢，氮原子的2p軌道為穩定的半充滿結構，第一電離能大于相鄰元素，則第一電離能由小到大的順序為BC．由所給分子結構可知，P分子式為C24H12，Q分子式為B12N12H12，P、Q分子都是含156個電子，故1mol P和1mol Q所含電子數目相等，C正確；
D．由所給分子結構可知，P和Q分子中C、B和N均與其它三個原子成鍵，P和Q分子呈平面結構，故P和Q分子中C、B和N均為sp2雜化，D正確；
本題選A。
【例題2】（2024貴州卷12題）硼砂 水溶液常用于pH計的校準。硼砂水解生成等物質的量的B(OH)3(硼酸)和Na[B(OH)4](硼酸鈉)。
已知：①25℃時，硼酸顯酸性的原理 B(OH)3 +2H2O H3O+ +
下列說法正確的是
A. 硼砂稀溶液中
B. 硼酸水溶液中的H+主要來自水的電離
C. 25℃時 ，硼酸水溶液的
D. 等濃度等體積的B(OH)3和Na[B(OH)4]溶液混合后，溶液顯酸性
②
【例題2】（2024貴州卷12題）硼砂 水溶液常用于pH計的校準。硼砂水解生成等物質的量的B(OH)3(硼酸)和Na[B(OH)4](硼酸鈉)。
已知：①25℃時，硼酸顯酸性的原理 B(OH)3 +2H2O H3O+ +
下列說法正確的是
A. 硼砂稀溶液中
②
【解析】
A． B4O5(OH)42-水解生成等物質的量濃度的B(OH)3和Na[B(OH)4] ，硼酸遇水轉換
，根據物料守恒，
A錯誤；
B(OH)3 +2H2O H3O+ +
，
【例題2】（2024貴州卷12題）硼砂 水溶液常用于pH計的校準。硼砂水解生成等物質的量的B(OH)3(硼酸)和Na[B(OH)4](硼酸鈉)。
已知：①25℃時，硼酸顯酸性的原理 B(OH)3 +2H2O H3O+ +
下列說法正確的是
B. 硼酸水溶液中的H+主要來自水的電離
②
【解析】
B．根據已知，硼酸遇水轉換， ,其中的H+是由水提供的，
B正確；
B(OH)3 +2H2O H3O+ +
【例題2】（2024貴州卷12題）硼砂 水溶液常用于pH計的校準。硼砂水解生成等物質的量的B(OH)3(硼酸)和Na[B(OH)4](硼酸鈉)。
已知：①25℃時，硼酸顯酸性的原理 B(OH)3 +2H2O H3O+ +
C. 25℃時 ，硼酸水溶液的
②
下列說法正確的是
【解析】
，因
，C錯誤；
C. 25℃時 ，
B(OH)3 +2H2O H3O+ +
，
【例題2】（2024貴州卷12題）硼砂 水溶液常用于pH計的校準。硼砂水解生成等物質的量的B(OH)3(硼酸)和Na[B(OH)4](硼酸鈉)。
已知：①25℃時，硼酸顯酸性的原理 B(OH)3 +2H2O H3O+ +
D. 等濃度等體積的B(OH)3和Na[B(OH)4]溶液混合后，溶液顯酸性
②
下列說法正確的是
【解析】
水解程度大于電離程度，顯堿性，D錯誤；
故選B。
D . B(OH)3的電離平衡常數為 ,B(OH)4-的水解平衡常數
，
【例題3】（2023山東卷17題，節選）鹽湖鹵水(主要含Na+、Mg2+、Li+、Cl-、SO42-和硼酸根等)是鋰鹽的重要來源。一種以高鎂鹵水為原料經兩段除鎂制備Li2CO3的工藝流程如下：
已知：常溫下，。
(1)含硼固體中的B(OH)3 在水中存在平衡：(常溫下，)；與溶液反應可制備硼砂。常溫下，在硼砂溶液中，水解生成等物質的量濃度的和，該水解反應的離子方程式為
，該溶液 。
【解析】
（1）含硼固體中的在水中存在平衡： B(OH)3+H2O [B(OH)4]- + H+ (常溫下，) ；
與溶液反應可制備硼砂。
常溫下，在硼砂溶液中，水解生成等物質的量濃度的和，該水解反應的離子方程式為，
由B元素守恒可知，和的濃度均為，
，
則該溶液
【答案】（1），9.24
【例題4】（2024浙江6月卷19題）氫是清潔能源，硼氫化鈉(NaBH4)是一種環境友好的固體儲氫材料，其水解生氫反應方程式如下：(除非特別說明，本題中反應條件均為25℃，101kPa)
請回答：
（1）該反應能自發進行的條件是_______。
A. 高溫 B. 低溫 C. 任意溫度 D. 無法判斷
【解析】
反應
，
，由
可知，任意溫度下，該反應均能自發進行，故答案選C；
（2）該反應比較緩慢。忽略體積變化的影響，下列措施中可加快反應速率的是_______。
A. 升高溶液溫度 B. 加入少量異丙胺[(CH3)2CHNH2]
C. 加入少量固體硼酸B(OH)3
D. 增大體系壓強
【解析】
A．升高溫度，活化分子數增多，有效碰撞幾率增大，反應速率加快，A符合題意；
D．增大體系壓強，忽略體積變化，則氣體濃度不變，化學反應速率不變，D不符合題意；
答案選A。
B．加入少量異丙胺[(CH3)2CHNH2]，H O的量減少，該反應是NaBH4的水解反應，水少了，則NaBH4溶在水中的量減少，則c [NaBH4]降低，化學反應速率降低，B不符合題意；
C. 加入少量固體硼酸[B(OH)3]，與水反應生成一水合硼酸[B(OH)3 H O]，H O的量減少，則NaBH4溶于水的量降低，反應速率也會降低，C不符合題意；
（3）為加速NaBH4水解，某研究小組開發了一種水溶性催化劑，當該催化劑足量、濃度一定且活性不變時，測得反應開始時生氫速率v與投料比
請解釋ab段變化的原因_______。
之間的關系，結果如圖1所示。
【解析】
隨著投料比[n(NaBH4)/n(H2O)]增大，NaBH4的水解轉化率降低，因此生成氫氣的速率不斷減小。
【答案】隨著投料比[n(NaBH4)/n(H2O)]增大，NaBH4的水解轉化率降低
（5）資源的再利用和再循環有利于人類的可持續發展。選用如下方程式，可以設計能自發進行的多種制備方法，將反應副產物偏硼酸鈉(NaBO2)再生為NaBH4。(已知：△G是反應的自由能變化量，其計算方法也遵循蓋斯定律，可類比△H計算方法；當△G <0時，反應能自發進行。)
I．
II．
III．
請書寫一個方程式表示NaBO2再生為NaBH4的一種制備方法，并注明△G _________________。(要求：反應物不超過三種物質；氫原子利用率為100%。)
【解析】
結合題干信息，要使得氫原子利用率為100%，可由（2×反應III）-（2×反應Ⅱ+反應Ⅰ）得
。
，
【例題5】（2019新課標I卷）硼酸（H3BO3）是一種重要的化工原料，廣泛應用于玻璃、醫藥、肥料等工業。一種以硼鎂礦（含 Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、 Al2O3）為原料生產硼酸及輕質氧化鎂的工藝流程如下：
回答下列問題：
（1）在95℃"溶浸"硼鎂礦粉，產生的氣體在"吸收"中反應的化學方程式為___________________________。
（2）“濾渣1”的主要成分有——————°為檢驗"過濾1"后的濾液中是否含有Fe3+離子，可選用的化學試劑是_________。
（3）根據H3BO3的解離反應：H3BO3+H2O H+＋ ，K=5.81×10-10，可判斷H3BO3是_________酸；在"過濾2"前，將溶液pH調節至3.5，目的是________________。
（4）在"沉鎂"中生成Mg（OH）2 ·MgCO3沉淀的離子方程式為_________________________。母液經加熱后可返回______________工序循環使用 堿式碳酸鎂制備輕質氧化鎂的方法是________。
硼鎂礦（含 Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、 Al2O3）
（1）在95℃"溶浸"硼鎂礦粉，產生的氣體在"吸收"中反應的化學方程式為___________________________。
【分析】根據反應物和生成的氣體能用NH4HCO3溶液吸收，判斷該氣體為NH3
NH4HCO3+NH3 =(NH4)2CO3
硼鎂礦（含 Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、 Al2O3）
【第一空分析】
先考慮硼鎂礦中哪些物質不與（NH4）2SO4反應，再結合實驗目的和流程圖可知原料中的 SiO2、Fe2O3、Al2O3進入“濾渣1”中
【第二空分析】
①加苯酚顯紫紅色(絡合物)
②加KSCN顯血紅色 (絡合物)(絡合反應是可逆的,兩種離子結合的比例不唯一,是檢驗三價鐵的特征反應,二價鐵無此特性)
③加氫氧化鈉有紅褐色沉淀
④K4Fe(CN)6試法：Fe3+在酸性溶液中與K4Fe(CN)6生成藍色沉淀(以前為普魯土藍)
SiO2、Fe2O3、Al2O3
KSCN
（2）“濾渣1”的主要成分有——————————————。為檢驗"過濾1"后的濾液中是否含有Fe3+離子，可選用的化學試劑是_________。
（3）根據H3BO3的解離反應：H3BO3+H2O H+＋ ，K=5.81×10-10，可判斷H3BO3是_________酸；
在"過濾2"前，將溶液pH調節至3.5，目的是________________。
【第一空分析】由解離出一個氫離子可知，硼酸為一元酸，再由K值可知硼酸為弱酸
【第二空分析】調pH=3.5后，含B元素的微粒轉化為H3BO3析出
一元弱
轉化為H3BO3，促進析出
硼鎂礦（含 Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、 Al2O3）
2Mg2++3CO2-3 +2H2O = Mg（OH）2·MgCO3↓+2HCO-3
溶浸
高溫焙燒
【第一空分析】反應物碳酸鈉提供碳酸根離子，再結合生成物中所含的元素，由此可知還有鎂離子參加反應，離子方程式為：2Mg2++3 CO2-3+2H2O = Mg（OH）2·MgCO3↓+2 HCO-3
或2Mg2++2CO2-3+H2O= Mg（OH）2·MgCO3↓+CO2↑
【第二空分析】母液加熱分解后生成硫酸銨溶液，可以返回“溶浸”工序循環使用
【第三空分析】堿式碳酸鎂不穩定，高溫下可以分解，故由堿式碳酸鎂制備輕質氧化鎂的方法是高溫焙燒
（4）在"沉鎂"中生成Mg(OH)2 ·MgCO3沉淀的離子方程式為___________________________________________。
母液經加熱后可返回____工序循環使用 堿式碳酸鎂制備輕質氧化鎂的方法是________。
【例題6】（2015新課標I）硼及其化合物在工業上有許多用途。以鐵硼礦（主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）為原料制備硼酸（H3BO3）的工藝流程如圖所示：
已知：硼酸為粉末狀晶體，易溶于水，加熱到一定溫度可分解為無水物。
回答下列問題：
（1）寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應的化學方程式_____________________。為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度濃度外，還可采取的措施有（寫兩條）_____________________。
（2）“浸渣”中還剩余的物質是：_______________（寫化學式）。
（3）“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是____________。然后再調節溶液的pH約為5，目的是____________。
（4）“粗硼酸”中的主要雜質是_______________（填名稱）。
（5）單質硼可用于生成具有優良抗沖擊性能硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼，用化學方程式表示制備過程__________________。
【例題6】（2015新課標I）硼及其化合物在工業上有許多用途。以鐵硼礦（主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）為原料制備硼酸（H3BO3）的工藝流程如圖所示：
已知：硼酸為粉末狀晶體，易溶于水，加熱到一定溫度可分解為無水物。
回答下列問題：
（1）寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應的化學方程式___________________________________________。為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度濃度外，還可采取的措施有（寫兩條）___________________________。
Mg2B2O5·H2O+2H2SO4 =2MgSO4+2H3BO3
減小鐵硼礦粉粒徑、提高反應溫度
【第一空分析】Mg2B2O5·H2O與硫酸反應生成硫酸鎂和硼酸，化學方程式 Mg2B2O5·H2O+2H2SO4 = 2MgSO4+2H3BO3
【第二空分析】為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度濃度外，還可采取的措施有：減小鐵硼礦粉粒徑、提高反應溫度
【例題6】（2015新課標I）硼及其化合物在工業上有許多用途。以鐵硼礦（主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）為原料制備硼酸（H3BO3）的工藝流程如圖所示：
已知：硼酸為粉末狀晶體，易溶于水，加熱到一定溫度可分解為無水物。
（2）“浸渣”中還剩余的物質是：_______________（寫化學式）。
（3）“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是__________________。
然后再調節溶液的pH約為5，目的是___________________________。
SiO2和CaSO4
將Fe2+氧化為Fe3+
使Al3+與Fe3+形成氫氧化物而除去
【第二問分析】利用Fe3O4的磁性，可將其從“浸渣”中分離，“浸渣”中還剩余的物質是SiO2、CaSO4
（3）【第一空分析】“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是將Fe2+氧化為Fe3+
【第二空分析】然后再調節溶液的pH約為5，目的是使Al3+與Fe3+形成氫氧化物而除去
【例題6】（2015新課標I）硼及其化合物在工業上有許多用途。以鐵硼礦（主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）為原料制備硼酸（H3BO3）的工藝流程如圖所示：
已知：硼酸為粉末狀晶體，易溶于水，加熱到一定溫度可分解為無水物。
（4）“粗硼酸”中的主要雜質是_______________（填名稱）。
（5）單質硼可用于生成具有優良抗沖擊性能硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼，用化學方程式表示制備過程
。
（七水）硫酸鎂
2H3BO3 B2O3+3H2O、B2O3+3Mg 3MgO+2B
【第四問分析】根據方程式Mg2B2O5·H2O+2H2SO4 = 2MgSO4+2H3BO3，反應中還生成硫酸鎂，“粗硼酸”中的主要雜質是（七水）硫酸鎂
【第五問分析】硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼，硼酸受熱分解，生成三氧化二硼，鎂將硼還原，化學方程式：
2H3BO3 B2O3+3H2O、B2O3+3Mg 3MgO+2B
【例題7】（ 2022湖南模擬） 三氯化硼(BCl3)是一種重要的化工原料，實驗室采用三氟化硼(BF3)與氯化鋁(AlCl3)加熱的方法制備BCl3，裝置如下圖所示（夾持裝置及加熱裝置略）。
已知：Ⅰ.三氟化硼(BF3)易與水反應；三氯化硼(BCl3)易潮解；三氯化鋁(AlCl3)沸點低、易升華。Ⅱ.部分物質的沸點如下表所示。
回答下列問題：
物質 BF3 BCl3 AlCl3
沸點/℃ -101 12.5 180
（1）BF3中B的雜化方式為_____，AlCl3屬于____晶體。C中儀器a的名稱為 。
（2）將氟硼酸鉀(KBF4)和硼酐(B2O3)一起研磨均勻加入A中的圓底燒瓶，滴加濃硫酸并加熱，除產生氣體外，還生成一種酸式鹽，分別寫出氣體和酸式鹽的化學式____、________。
（3）實驗開始時，兩處加熱裝置應先加熱___（填“A"或“C”）
（4）裝置B中盛放的是濃硫酸，其作用是 。
（5）裝置D的作用是 。
sp2
分子
球形冷凝管
BF3
KHSO4
A
干燥除水，觀察氣泡，控制氣體流速
冷凝收集BCl3
【解析】本實驗的目的是采用三氟化硼(BF3)與氯化鋁(AlCl3)加熱的方法制備BCl3，裝置A中利用氟硼酸鉀(KBF4)、硼酐(B2O3)和濃硫酸反應制取BF3氣體，經裝置B中濃硫酸干燥后進入裝置C與AlCl3反應，AlCl3易升華，所以用裝置a冷凝回流，裝置D中冷凝收集BCl3，為防止BCl3水解，裝置E中盛放堿石灰吸收水蒸氣，裝置F處理尾氣。
（1）根據的沸點低、易升華，可以推斷出AlCl3不是離子晶體而是分子晶體；
（2）裝置A中發生的反應為非氧化還原反應，且產生一種酸式鹽，可判斷酸式鹽為KHSO4，氣體為BF3
（3）BCl3易水解，先加熱A處，可以利用A處產生的BF3氣體排除裝置內空氣，防止水蒸氣干擾實驗；
（4）濃硫酸做干燥劑，同時也可以通過觀察裝置B中產生的氣泡，控制氣體流速；
（5）裝置D用冰水浴，作用應是冷凝收集BCl3；
（6）C中2.50g無水氯化鋁完全反應后，取下U形管并注入水，完全反應生成鹽酸和硼酸(H3BO3是一元弱酸)，將所得溶液加水稀釋到250mL，取10mL加入錐形瓶中滴入2滴酚酞，用0.1000 mol·L-1的 NaOH溶液滴定至終點，消耗NaOH溶液的體積為28.00 mL，則BCl3的產率為_______%（保留四位有效數字）。
93.45
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從近年的高考來看，大多試題多以學術論文、科技期刊等為背景，材料在一定程度上超出了學生的認知，要求學生能利用已學知識將超出認知的信息回歸認知.硼元素一直是考查的熱點元素.很多硼元素的性質可以通過同族的鋁元素或者相鄰的碳元素來進行推測.硼也是典型的缺電子原子，容易形成配位鍵，B的基態原子電子排布式為1s22s22p1，硼原子常采用sp'雜化，如BCl3、BF3等微粒的空間構型為平面三角形，若采用sp3雜化，如BH4- 、BF4- 等微粒的空間構型為正四面體形.物質結構與性質的選做題也青睞于對硼元素的考查.復習備考中，要以元素及其化合物的練習為基礎，有機地結合元素周期表“位、構、性”的關系，總結歸納相應知識點，讓學生充分認識到學科的特點，深化結構決定性質，性質反映結構的基本認知，加強學生知識遷移的能力。第34講硼及其化合物習題
一、選擇題
1．（2023山東4）實驗室安全至關重要，下列實驗室事故處理方法錯誤的是
A．眼睛濺進酸液，先用大量水沖洗，再用飽和碳酸鈉溶液沖洗
B．皮膚濺上堿液，先用大量水沖洗，再用2%的硼酸溶液沖洗
C．電器起火，先切斷電源，再用二氧化碳滅火器滅火
D．活潑金屬燃燒起火，用滅火毯(石棉布)滅火
2．（2023湖北6）W、X、Y、Z為原子序數依次增加的同一短周期元素，其中X、Y、Z相鄰，W的核外電子數與X的價層電子數相等，是氧化性最強的單質，4種元素可形成離子化合物(XY)+(WZ4)-。下列說法正確的是
A．分子的極性：WZ3C．氧化性：X2Y33．（2023.1浙江3）下列化學用語表示正確的是
A．中子數為18的氯原子：
B．碳的基態原子軌道表示式：
C．的空間結構：(平面三角形)
D．的形成過程：
4．（2023新課標9）一種可吸附甲醇的材料，其化學式為[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl，部分晶體結構如下圖所示，其中為平面結構。
下列說法正確的是
A．該晶體中存在N-H···O氫鍵 B．基態原子的第一電離能：CC．基態原子未成對電子數：B5．NaBH4與FeCl3反應可制取納米鐵：2FeCl3＋6NaBH4＋18H2O===2Fe＋6NaCl＋6H3BO3＋21H2↑，下列說法正確的是(　　)
A．該反應中氧化劑只有FeCl3 B．NaBH4的電子式為
C．NaBH4不能與水發生反應 D．該反應中每生成1 mol Fe轉移電子3 mol
6.硼的氫化物稱為硼烷，最簡單的硼烷是
A.BH3 B.B2H6 C. BH4- D.BH4
7.下列關于硼酸結構的敘述錯誤的是
A.硼酸為白色片狀晶體，結構單元為B(OH)3三角形
B.硼原子通過sp3雜化軌道與氧原子成鍵
C.分子間通過氫鍵形成接近于六角形的對稱層狀結構
D.層與層間存在范德華力
8.下列物質可以水解并放出H2的是
A.B2H6 B.N2H4 C.NH3 D.PH3
二、填空題
(1)[2019·全國卷Ⅰ，26(3)]根據H3BO3的解離反應：H3BO3＋H2OH＋＋B(OH)，
Ka＝5.81×10－10，可判斷H3BO3是________酸。
(2)[2015·全國卷Ⅰ，27(1)(6)]寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應的化學方程式：________________________________________________________________________。
單質硼可用于生產具有優良抗沖擊性能的硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼，
用化學方程式表示制備過程：__________________________________________________。
(3)[2015·安徽理綜，27(2)]請配平化學方程式：
______NaBO2＋______SiO2＋______Na＋______H2 ===____NaBH4＋______Na2SiO3。
(4)[2014·重慶理綜，11(2)]NaBH4是一種重要的儲氫載體，能與水反應得到NaBO2，且反應前后B的化合價不變，該反應的化學方程式為___________________________________。[]
三、工藝流程題
1.硼、鎂及其化合物在工農業生產中應用廣泛。已知硼鎂礦的主要成分為Mg2B2O5·H2O，硼砂的化學式為Na2B4O7·10H2O。一種利用硼鎂礦制取金屬鎂及粗硼的工藝流程如圖所示：
(1)寫出硼元素在元素周期表中的位置：___________________________________________。
(2)將硼砂溶于水后，用硫酸調節溶液的pH≈3.5以制取硼酸(H3BO3)，該反應的離子方程式為________________________________________________________________________。
(3)由MgCl2·6H2O制備MgCl2時，一定條件是_____________________________________。
(4)制得的粗硼在一定條件下反應生成BI3，BI3在一定條件下受熱分解可以得到純凈的單質硼。0.200 0 g粗硼制成的BI3完全分解，將生成的I2配制成100 mL碘水，量取10.00 mL碘水于錐形瓶中，向其中滴加幾滴淀粉溶液，用0.300 0 mol·L－1 Na2S2O3溶液滴定至終點，消耗Na2S2O3溶液18.00 mL。(提示：I2＋2S2O===2I－＋S4O)滴定終點的現象為_______________________________，該粗硼樣品的純度為________%。
(5)H3BO3[也可寫成B(OH)3]可以通過電解NaB(OH)4溶液的方法制備。工作原理如圖所示。
①b膜為__________(填“陰離子”或“陽離子”)交換膜，寫出產品室發生反應的離子方程式：_______________________________________________________________，理論上每生成1 mol H3BO3，N室可生成________L(標準狀況)氣體。
②N室中，進口和出口的溶液濃度大小關系為a%______(填“>”或“<”)b%。
2.單質硼是冶金、建材、化工、核工業等部門的重要原料，而金屬鎂也廣泛應用于航空航天等國防軍事工業。以鐵硼礦為原料，利用碳堿法工藝生產硼和鎂，其工藝流程圖如下：
已知：鐵硼礦的主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Al2O3和SiO2雜質；硼砂的化學式為Na2B4O7·10H2O。
（1）鐵硼礦研磨粉碎的目的是________________________；操作Ⅰ的名稱為___________；硼泥中除雜質SiO2和Al2O3外，其他成分的化學式為_________________________。
（2）寫出流程圖中碳解過程的化學方程式：__________________________________；在高溫條件下金屬Mg與A反應制備單質硼的化學方程式為：__________________________。
（3）碳堿工藝需兩次調節pH：①常用H2SO4調節硼砂溶液pH＝2～3制取H3BO3，其離子方程式為B4O72－＋2H＋＋5H2O=4H3BO3；②制取MgCl2·7H2O時，在凈化除雜過程中，需先加H2O2溶液，其作用是___________________，然后用MgO調節pH約為5，其目的是_______________________________________。
（4）用MgCl2·7H2O制取MgCl2時，為防止MgCl2水解，反應需在“一定條件下”進行，則該條件是指___________________________。
（5）實驗時不小心觸碰到NaOH溶液，可用大量清水沖洗，再涂抹H3BO3溶液中和，其化學方程式為：NaOH＋H3BO3=Na[B(OH)4]，下列關于Na[B(OH)4]溶液中微粒濃度關系正確的是_______________。
A ：c（Na＋）＋c（H＋）＝c（[B(OH)4]－）＋c（OH－）
B： c（Na＋）＞c（[B(OH)4]－）＞c（H＋）＞c（OH－）
C ：c（Na＋）＝c（[B(OH)4]－）＋c（H3BO3）
3.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。目前有多種工藝可制備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______________________。
4.硼(B)及其化合物是用途廣泛的化工原料，硼可與多種元素形成化合物。
（1）B的價電子軌道表示式為_________。
（2）BF3與NH3可以通過配位鍵形成NH3·BF3
①基態原子的核外電子有_______種不同的運動狀態
②NH3的鍵角________CH4的鍵角（填“大于”、“小于”或“等于”）。BF3為__________分子
（填“極性”或“非極性”）。
③在NH3·BF3所形成的配位鍵中，_________原子提供空軌道。
（3）氮化硼(BN)晶體有多種結構。六方氮化硼與石墨相似，具有層狀結構；立方氮化硼與金剛石相似，具有空間網狀結構。它們的晶體結構如圖所示。
①六方氮化硼和立方氮化硼中，B原子的雜化方式分別為________、________。
②六方氮化硼能像石墨一樣做潤滑劑，原因是_________；但它不能像石墨一樣導電，可能的原因是__________。
③已知立方氮化硼的晶胞參數（即晶胞的邊長）為acm，則立方氮化硼的密度為_______g/cm3（只要求列算式，不必計算出結果，阿伏加德羅常數為NA）。
答案解析
一、選擇題
1．A【解析】A．眼睛濺進酸液，先用大量水沖洗，再用3%-5%的碳酸氫鈉溶液沖洗，
故A錯誤；
B．立即用大量水沖洗，盡可能減少堿對皮膚的傷害，再用2%的硼酸中和殘余的堿，
故B正確；
C．電器起火，先切斷電源，再用二氧化碳滅火器滅火，故C正確；
D．活潑金屬會與水反應，所以燃燒起火，用滅火毯(石棉布)滅火，故D正確。
2．A【解析】是氧化性最強的單質，則Z是F，X、Y、Z相鄰，且X、Y、Z為原子序數依次增加的同一短周期元素，則X為N，Y為O，W的核外電子數與X的價層電子數相等，則W為B，即：W為B，X為N，Y為O，Z是F，以此解題。
A．由分析可知，W為B，X為N，Z是F，WZ3為BF3，XZ3為NF3，其中前者的價層電子對數為3，空間構型為平面三角形，為非極性分子，后者的價層電子對數為4，有一對孤電子對，空間構型為三角錐形，為極性分子，則分子的極性：，A正確；
B．由分析可知，X為N，Y為O，Z是F，同一周期越靠右，第一電離能越大，但是N的價層電子排布式為2s22p3，為半滿穩定結構，其第一電離能大于相鄰周期的元素，則第一電離能：YC．由分析可知，W為B，X為N，Y為O，則為，為，兩種化合物中N和B的化合價都是+3價，但是N的非金屬性更強一些，故的氧化性更強一些，
C錯誤；
D．由分析可知，X為N，Y為O，Z是F，其中N對應的單質為氮氣，其中包含三鍵，鍵能較大，D錯誤；故選A。
3．C【解析】A．質量數=質子數+中子數，質量數標注于元素符號左上角，質子數標注于左下角，中子數為18的氯原子的質量數為17+18=35，核素符號為，故A錯誤；
B．基態碳原子的核外電子排布式為1s22s22p2，根據洪特規則，2p軌道上的2個電子應該分別在2個軌道上，且自旋方向相同，軌道表示式：，故B錯誤；
C．BF3的中心原子B原子孤電子對數==0，價層電子對數=3，空間構型為平面三角形，空間結構模型為：，故C正確；
D．HCl是共價化合物，不存在電子得失，其形成過程應為，故D錯誤；
故選：C。
4．A【解析】A．由晶體結構圖可知，中的的與中的形成氫鍵，因此，該晶體中存在氫鍵，A說法正確；
B．同一周期元素原子的第一電離能呈遞增趨勢，但是第ⅡA、ⅤA元素的原子結構比較穩定，其第一電離能高于同周期的相鄰元素的原子，因此，基態原子的第一電離能從小到大的順序為C< O < N，B說法不正確；
C．B、C、O、N的未成對電子數分別為1、2、2、3，因此，基態原子未成對電子數BD．為平面結構，則其中的C和N原子軌道雜化類型均為；中B與4個O形成了4個σ鍵，B沒有孤電子對，則B的原子軌道雜化類型為；中O分別與B和C形成了2個σ鍵，O原子還有2個孤電子對，則O的原子軌道的雜化類型均為；綜上所述，晶體中B、О和N原子軌道的雜化類型不相同，D說法不正確；
綜上所述，本題選A。
5.B【解析】反應2FeCl3＋6NaBH4＋18H2O===2Fe＋6NaCl＋6H3BO3＋21H2↑中，FeCl3中的Fe由＋3價降低到0價，水中部分H由＋1價降低到0價，所以該反應中氧化劑為FeCl3和H2O，A項錯誤；NaBH4由鈉離子與BH構成，為離子化合物，則其電子式為，B項正確；NaBH4中H為－1價，水中H為＋1價，兩者發生歸中反應可生成氫氣，C項錯誤；題述氧化還原反應中，化合價升高的只有NaBH4中的H，由－1價升高到0價，可據此判斷電子轉移數目，每生成1 mol Fe，消耗3 mol NaBH4，轉移電子12 mol，D項錯誤。
6.B【解析】BH3缺電子會發生二聚，最簡單的硼烷是乙硼烷。
7.B【解析】硼酸分子B(OH)3中B為sp2雜化，平面三角形結構。
8.A【解析】乙硼烷缺電子結構不穩定，硼原子的電負性小于氫原子，水解時乙硼烷中氫原子結合水中氫原子生成氫氣。
二、填空題
【答案】(1)一元弱　(2)Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4===2MgSO4＋2H3BO3　2H3BO3===B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mg===2B＋3MgO(點撥：硼酸先高溫脫水生成B2O3，然后與鎂發生置換反應)　(3)1　2　4　2　1　2 (4)NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑
三、工藝流程題
1.【答案】(1)第二周期ⅢA族　(2)B4O＋2H＋＋5H2O==4H3BO3↓　(3)在HCl氛圍中加熱　(4)滴加最后一滴Na2S2O3溶液，錐形瓶中溶液藍色褪去，且半分鐘內不恢復原色　99　
(5)①陰離子　H＋＋B(OH)===H3BO3＋H2O　11.2　②<
【解析】(3)因MgCl2在蒸干灼燒時會發生水解，其水解的化學方程式為MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl，所以為了防止氯化鎂水解生成氫氧化鎂，需要在HCl氛圍中加熱。(4)消耗的Na2S2O3的物質的量為0.300 0 mol·L－1×0.018 L＝0.005 4 mol，根據關系式：B～BI3～I2～3S2O得，n(B)＝n(S2O)＝0.001 8 mol，則該粗硼樣品中B的物質的量＝0.001 8 mol×＝0.018 mol，則硼的質量為11 g·mol－1×0.018 mol＝0.198 g，該粗硼樣品中硼的質量分數為×100%＝99%。(5)①產品室可得到H3BO3的原因是M室的H＋穿過陽離子交換膜擴散至產品室，原料室的B(OH)穿過陰離子交換膜擴散至產品室，二者反應生成H3BO3，其離子方程式為H＋＋B(OH)===H3BO3＋H2O，所以b膜應為陰離子交換膜。陰極的電解液為氫氧化鈉溶液，所以N室的電極反應式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，生成1 mol H3BO3時，需要M室和原料室分別轉入1 mol H＋、1 mol B(OH)，則需轉移1 mol e－，所以N室可生成0.5 mol氫氣，其體積在標準狀況下為11.2 L。②N室溶液中氫氧根離子濃度增大，Na＋從原料室通過陽離子交換膜進入N室，故N室進口溶液濃度比出口的小，即a%2.【答案】（1）增大反應物的接觸面積；加快化學反應速率；提高原料利用率（任選一條） 過濾 Fe3O4、MgCO3
（2）2Mg2B2O5＋Na2CO3＋3CO2=Na2B4O7＋4MgCO3 3Mg＋B2O32B＋3MgO
（3）將Fe2＋氧化為Fe3＋ 使Fe3＋形成氫氧化物沉淀而除去
（4）干燥的HCl氣氛、加熱
（5）AC
【解析】（1）將鐵硼礦研磨粉碎可以增大反應物的接觸面積，加快化學反應速率，提高原料的利用率等；鐵硼礦（主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Al2O3和SiO2）碳解生成硼砂，碳解過程的化學方程式為：2Mg2B2O5＋Na2CO3＋3CO2=Na2B4O7＋4MgCO3，生成的MgCO3以及原料中的Fe3O4、Al2O3和SiO2均不與Na2CO3反應，經過濾后得到硼砂溶液和硼泥；（2）碳解過程的化學方程式為：2Mg2B2O5＋Na2CO3＋3CO2=Na2B4O7＋4MgCO3；硼酸受熱分解的化學方程式為：2H3BO33H2O＋B2O3，A為B2O3，Mg與B2O3反應制備硼的化學方程式為：3Mg＋B2O32B＋3MgO；（3）凈化除雜過程中加入H2O2的作用是將Fe2＋氧化為Fe3＋，其離子方程式為：2H＋＋H2O2＋2Fe2＋=2Fe3＋＋2H2O，用MgO調節溶液pH約為5，其目的是使Fe3＋形成氫氧化物沉淀而除去；（4）用MgCl2·7H2O制取MgCl2時，為防止MgCl2水解，反應需在干燥的HCl氣氛和加熱條件下進行；（5）根據化學方程式NaOH＋H3BO3=Na[B（OH）4]，可確定溶液中陽離子為H＋和Na＋，陰離子為[B（OH）4]－和OH－，由電荷守恒：c（Na＋）＋c（H＋）＝c（[B（OH）4]－）＋c（OH－），A項正確；[B（OH）4]－水解使溶液呈堿性，故c（Na＋）＞c（[B（OH）4]－）＞c（OH－）＞c（H＋），B項錯誤；由物料守恒：c（Na＋）＝c（[B（OH）4]－）＋c（H3BO3），C項正確。答案選AC。
3.【答案】（1）①B2O3+2OH-=2BO2-+H2O；②抑制NaBO2的水解；③乙醇；④2MgH2+NaBO2=NaBH4+2MgO
（2）BO2-+8e-+6H2O=BH4-+8OH-
【解析】（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-。
4.【解析】（1）B是5號元素，處于周期表中第二周期ⅢA族，價電子排布式為2s22p1，由泡利原理、洪特規則，價電子排布圖為：，故答案為：；
（2）①原子核外沒有運動狀態相同的電子，F原子核外電子數為9，即原子核外有9中運動狀態不同的電子，故答案為：9；
②N原子、C原子均為sp3雜化，氨氣分子有1對孤電子對，甲烷分子沒有孤電子對，孤對電子與成鍵電子對之間排斥力大于成鍵電子對之間的排斥力，故NH3的鍵角小于CH4的鍵角鍵角；BF3中B原子形成3個B-F鍵，沒有孤電子對，空間構型為平面正三角形結構，分子中正負電荷重心重合，屬于非極性分子，故答案為：小于；非極性；
③B原子有空軌道，NH3中N原子有孤電子對，配合物中B原子提供空軌道，故答案為：B；
（3）①六方氮化硼中B原子形成3個σ鍵，沒有孤電子對，雜化軌道數目為3，B原子雜化方式為sp2，而立方氮化硼中B原子形成4個σ鍵，沒有孤電子對，雜化軌道數目為4，B原子雜化方式為：sp3，故答案為：sp2；sp3；
②六方氮化硼能像石墨一樣做潤滑劑，原因是：層與層之間是范德華力，容易被破壞，但它不能像石墨一樣導電，可能的原因是：層面中沒有自由移動的電子，故答案為：層與層之間是范德華力，容易被破壞；層面中沒有自由移動的電子；
③晶胞中B原子數目為4，N原子數目為，晶胞質量為，晶體密度故答案為：。第34講硼及其化合物學案
知識重構
硼與鋁位于同一主族，雖然教材中沒有專門對硼及硼酸的相關性質進行介紹，但近年高考中多次出現以硼酸為載體的試題，結合新情境、新信息考查元素及其化合物知識、氧化還原反應原理、化學平衡及其移動原理等相關知識，一般以工藝流程題、實驗綜合題等形式呈現，有效地考查學生獲取信息、加工處理信息能力，知識遷移能力和應用能力，符合新課程倡導的“自主學習”和“探究學習”的理念。本講對硼及硼酸的性質、制法做簡單介紹，對典型高考真題進行了詳細解析。
呈現原型 考查背景 設問內容和方式
2024浙江1月 電負性比較 比較B、N、O電負性
2024山東卷 共價晶體熔點比較 共價晶體，原子半徑越大，鍵長越長，鍵能越小，熔沸點越低
2024浙江6月 NaBH4 以NaBH4為反應物的化學反應原理內容的考查
2024湖南卷 硼的成鍵特點、第一電離能比較 硼在化合物中形成的共價鍵的雜化方式、第一電離能比較
2024甘肅卷 晶胞結構： 晶胞中化學式的計算
2024貴州卷 反應原理：硼酸鹽、硼酸 硼酸鹽的水解、硼酸的電離
1．硼
硼單質有晶體硼和無定形硼兩種，晶體硼相當穩定，無定形硼比較活潑，能發生如下反應：
(1)高溫下，與N2、S、X2等單質反應，如2B＋N22BN。
(2)高溫下同金屬反應生成金屬硼化物。
(3)赤熱下，與水蒸氣反應，2B＋6H2O(g)2B(OH)3＋3H2。
(4)與熱的濃硫酸或濃硝酸反應，2B＋3H2SO4(濃)2H3BO3＋3SO2↑，
B＋3HNO3(濃)2H3BO3＋3NO2↑。[來
2．硼酸(H3BO3)
(1)一元弱酸，H3BO3＋H2OH＋＋[B(OH)4]－。
(2)H3BO3受熱時會逐漸脫水，首先生成偏硼酸(HBO2)，繼續升溫可進一步脫水生成四硼酸(H2B4O7)，更高溫度時則轉變為硼酸的酸酐(B2O3)。
3．硼氫化鈉(NaBH4)[
硼氫化鈉中的氫元素為－1價，具有還原性，故其可用作醛類、酮類和酰氯類的還原劑：
。
4．硼砂(Na2B4O7·10H2O)
(1)制備：將偏硼酸鈉溶于水形成較濃溶液，然后通入CO2調節pH，濃縮結晶分離出硼砂：4NaBO2＋CO2＋10H2O===Na2B4O7·10H2O＋Na2CO3。
(2)將硼砂溶于水，用硫酸溶液調節pH，可析出溶解度小的硼酸晶體：
Na2B4O7＋H2SO4＋5H2O===4H3BO3↓＋Na2SO4。
重溫經典
【例題1】（2024湖南卷9題）通過理論計算方法優化了P和Q的分子結構，P和Q呈平面六元并環結構，原子的連接方式如圖所示，下列說法錯誤的是
A. P為非極性分子，Q為極性分子
B. 第一電離能：BC. 1molP和1molQ所含電子數目相等
D. P和Q分子中C、B和N均為sp2雜化
【答案】A
【解析】
【詳解】A．由所給分子結構圖，P和Q分子都滿足對稱，正負電荷重心重合，都是非極性分子，A錯誤；
B．同周期元素，從左到右第一電離能呈增大趨勢，氮原子的2p軌道為穩定的半充滿結構，第一電離能大于相鄰元素，則第一電離能由小到大的順序為BC．由所給分子結構可知，P分子式為C24H12，Q分子式為B12N12H12，P、Q分子都是含156個電子，故1mol P和1mol Q所含電子數目相等，C正確；
D．由所給分子結構可知，P和Q分子中C、B和N均與其它三個原子成鍵，P和Q分子呈平面結構，故P和Q分子中C、B和N均為sp2雜化，D正確；
本題選A。
【例題2】（2024貴州卷12題）硼砂[Na2B4O5(OH)4·8H2O]水溶液常用于pH計的校準。硼砂水解生成等物質的量的B(OH)3(硼酸)和Na[B(OH)4](硼酸鈉)。
已知：①25℃時，硼酸顯酸性的原理
②。
下列說法正確的是
A. 硼砂稀溶液中
B. 硼酸水溶液中的H+主要來自水的電離
C. 25℃時，0.01mol·L-1硼酸水溶液的pH≈6.38
D. 等濃度等體積的B(OH)3和Na[B(OH)4]溶液混合后，溶液顯酸性
【答案】B
【解析】
【詳解】A．B4O5(OH)42-水解生成等物質的量濃度的B(OH)3和Na[B(OH)4]，硼酸遇水轉換，根據物料守恒，，A錯誤；
B．根據已知，硼酸遇水轉換，其中的H+是由水提供的，B正確；
C．25℃時，，，
，因，，C錯誤；
D．B(OH)3的電離平衡常數為，B(OH)4-的水解平衡常數
，水解程度大于電離程度，顯堿性，D錯誤；
故選B。
【例題3】（2023山東卷17題,節選）鹽湖鹵水(主要含Na+、Mg2+、Li+、Cl-、SO42-和硼酸根等)是鋰鹽的重要來源。一種以高鎂鹵水為原料經兩段除鎂制備Li2CO3的工藝流程如下：
回答下列問題：
(1)含硼固體中的B(OH)3在水中存在平衡：B(OH)3+ H2O[B(OH)4]- + H+ (常溫下，)；B(OH)3與NaOH溶液反應可制備硼砂Na2B4O5(OH)4·8H2O。常溫下，在0.10mol·L-1硼砂溶液中，[B4O5(OH)4]2-水解生成等物質的量濃度的B(OH)3和Na[B(OH)4]，該水解反應的離子方程式為 ，該溶液 。
【答案】（1），9.24
【解析】
（1）含硼固體中的B(OH)3在水中存在平衡：B(OH)3+ H2O[B(OH)4]- + H+(常溫下，
)；B(OH)3與溶液反應可制備硼砂Na2B4O5(OH)4·8H2O。
常溫下，在硼砂溶液中，[B4O5(OH)4]2-水解生成等物質的量濃度的B(OH)3和Na[B(OH)4]，該水解反應的離子方程式為，由B元素守恒可知，B(OH)3和Na[B(OH)4]的濃度均為，
，則該溶液pH=9.24
【例題4】（2024浙江6月卷19題，節選）氫是清潔能源，硼氫化鈉(NaBH4)是一種環境友好的固體儲氫材料，其水解生氫反應方程式如下：(除非特別說明，本題中反應條件均為25℃，101kPa)
請回答：
（1）該反應能自發進行的條件是_______。
A. 高溫 B. 低溫 C. 任意溫度 D. 無法判斷
【解析】反應， ，由可知，任意溫度下，該反應均能自發進行，故答案選C；
（2）該反應比較緩慢。忽略體積變化的影響，下列措施中可加快反應速率的是_______。
A. 升高溶液溫度 B. 加入少量異丙胺[(CH3)2CHNH2]
C. 加入少量固體硼酸[B(OH)3] D. 增大體系壓強
【解析】A．升高溫度，活化分子數增多，有效碰撞幾率增大，反應速率加快，A符合題意；
B．加入少量異丙胺[(CH3)2CHNH2]，H O的量減少，該反應是NaBH4的水解反應，水少了，則NaBH4溶在水中的量減少，則c [NaBH4]降低，化學反應速率降低，B不符合題意；
C. 加入少量固體硼酸[B(OH)3]，與水反應生成一水合硼酸[B(OH)3 H O]，H O的量減少，則NaBH4溶于水的量降低，反應速率也會降低，C不符合題意；
D．增大體系壓強，忽略體積變化，則氣體濃度不變，化學反應速率不變，D不符合題意；
答案選A。
（3）為加速NaBH4水解，某研究小組開發了一種水溶性催化劑，當該催化劑足量、濃度一定且活性不變時，測得反應開始時生氫速率v與投料比[n(NaBH4)/n(H2O)]之間的關系，結果如圖1所示。請解釋ab段變化的原因________________________。
【答案】隨著投料比[n(NaBH4)/n(H2O)]增大，NaBH4的水解轉化率降低
【解析】隨著投料比[n(NaBH4)/n(H2O)]增大，NaBH4的水解轉化率降低，因此生成氫氣的速率不斷減小。
（5）資源的再利用和再循環有利于人類的可持續發展。選用如下方程式，可以設計能自發進行的多種制備方法，將反應副產物偏硼酸鈉(NaBO2)再生為NaBH4。(已知：△G是反應的自由能變化量，其計算方法也遵循蓋斯定律，可類比△H計算方法；當△G＜0時，反應能自發進行。)
I．
II．
III．
請書寫一個方程式表示NaBO2再生為NaBH4的一種制備方法，并注明______________。(要求：反應物不超過三種物質；氫原子利用率為。)
【答案】
【解析】結合題干信息，要使得氫原子利用率為100%，可由（2×反應III）-（2×反應Ⅱ+反應Ⅰ）得，
。
【例題5】（2019新課標I卷）硼酸（H3BO3）是一種重要的化工原料，廣泛應用于玻璃、醫藥、肥料等工藝。一種以硼鎂礦（含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3）為原料生產硼酸及輕質氧化鎂的工藝流程如下：
回答下列問題：
（1）在95 ℃“溶侵”硼鎂礦粉，產生氣體在“吸收”中反應的化學方程式為_________。
（2）“濾渣1”的主要成分有_________。為檢驗“過濾1”后的濾液中是否含有Fe3+離子，可選用的化學試劑是_________。
（3）根據H3BO3的解離反應：H3BO3+H2OH++B(OH) 4，Ka=5.81×10 10，可判斷H3BO3是_______酸；在“過濾2”前，將溶液pH調節至3.5，目的是_______________。
（4）在“沉鎂”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的離子方程式為__________，母液經加熱后可返回___________工序循環使用。由堿式碳酸鎂制備輕質氧化鎂的方法是_________。
【答案】 (1) NH3+NH4HCO3＝(NH4)2CO3
(2) Fe2O3、Al2O3、SiO2 KSCN
(3)一元弱轉化為H3BO3，促進析出
(4)2Mg2++2H2O+3CO32- =Mg(OH)2 MgCO3↓+2HCO3－
（或2Mg2++H2O+2CO32－＝Mg(OH)2 MgCO3↓+CO2↑） 溶浸高溫焙燒
【解析】（1）根據流程圖知硼鎂礦粉中加入硫酸銨溶液產生的氣體為氨氣，用碳酸氫銨溶液吸收，反應方程式為：NH3+NH4HCO3=(NH4)2CO3；
（2）濾渣I為不與硫酸銨溶液反應的Fe2O3、Al2O3、SiO2；檢驗Fe3+，可選用的化學試劑為KSCN；
（3）由硼酸的離解方程式知，硼酸在水溶液中是通過與水分子的配位作用產生氫離子，而三價硼原子最多只能再形成一個配位鍵，且硼酸不能完全解離，所以硼酸為一元弱酸；在“過濾2”前，將溶液pH調節至3.5，目的是將B(OH) 4轉化為H3BO3，并促進H3BO3析出；
（4）沉鎂過程中用碳酸銨溶液與Mg2+反應生成Mg(OH)2 MgCO3，沉鎂過程離子反應為：2Mg2++2H2O+3CO32-=Mg(OH)2 MgCO3↓+2HCO3-；母液加熱分解后生成硫酸銨溶液，可以返回“溶浸”工序循環使用；堿式碳酸鎂不穩定，高溫下可以分解，故由堿式碳酸鎂制備輕質氧化鎂的方法是高溫焙燒。
【例題6】（2015新課標I）硼及其化合物在工業上有許多用途。以鐵硼礦（主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）為原料制備硼酸（H3BO3）的工藝流程如圖所示：
已知：硼酸為粉末狀晶體，易溶于水，加熱到一定溫度可分解為無水物。
回答下列問題：
（1）寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應的化學方程式_____________________。為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度濃度外，還可采取的措施有（寫兩條）_____________________。
（2）“浸渣”中還剩余的物質是：_______________（寫化學式）。
（3）“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是____________。然后再調節溶液的pH約為5，目的是____________。
（4）“粗硼酸”中的主要雜質是_______________（填名稱）。
（5）單質硼可用于生成具有優良抗沖擊性能硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼，用化學方程式表示制備過程__________________。
【答案】（1）Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3減小鐵硼礦粉粒徑、提高反應溫度
（2）SiO2和CaSO4
（3）將Fe2+氧化為Fe3+使Al3+與Fe3+形成氫氧化物而除去
（4）（七水）硫酸鎂
（5）2H3BO3B2O3+3H2O、B2O3+3Mg3MgO+2B
【解析】（1）Mg2B2O5·H2O與硫酸反應生成硫酸鎂和硼酸，化學方程式
Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3；為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度濃度外，還可采取的措施有：減小鐵硼礦粉粒徑、提高反應溫度；
（2）利用Fe3O4的磁性，可將其從“浸渣”中分離，“浸渣”中還剩余的物質是SiO2、CaSO4；
（3）“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是將Fe2+氧化為Fe3+。然后再調節溶液的pH約為5，目的是使Al3+與Fe3+形成氫氧化物而除去；
（4）根據方程式Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3，反應中還生成硫酸鎂，“粗硼酸”中的主要雜質是（七水）硫酸鎂；
（5）硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼，硼酸受熱分解，生成三氧化二硼，鎂將硼還原，化學方程式：2H3BO3B2O3+3H2O、B2O3+3Mg3MgO+2B。
【例題7】（ 2022湖南模擬）三氯化硼(BCl3)是一種重要的化工原料，實驗室采用三氟化硼(BF3)與氯化鋁(AlCl3)加熱的方法制備BCl3，裝置如下圖所示（夾持裝置及加熱裝置略）。
已知：Ⅰ.三氟化硼(BF3)易與水反應；三氯化硼(BCl3)易潮解；三氯化鋁(AlCl3)沸點低、易升華。
Ⅱ.部分物質的沸點如下表所示。
物質 BF3 BCl3 AlCl3
沸點/℃ -101 12.5 180
回答下列問題：
（1）BF3中B的雜化方式為___________，AlCl3屬于__________晶體。C中儀器a的名稱為_______________。
（2）將氟硼酸鉀(KBF4)和硼酐(B2O3)一起研磨均勻加入A中的圓底燒瓶，滴大濃硫酸并加熱，除產生氣體外，還生成一種酸式鹽，分別寫出氣體和酸式鹽的化學式__________、______________。
（3）實驗開始時，兩處加熱裝置應先加熱___________（填“A"或“C”）。
（4）裝置B中盛放的是濃硫酸，其作用是_________________________________________。
（5）裝置D的作用是_____________________________。
（6）C中2.50g無水氯化鋁完全反應后，取下U形管并注入水，完全反應生成鹽酸和硼酸(H3BO3是一元弱酸)，將所得溶液加水稀釋到250mL，取10mL加入錐形瓶中滴入2滴酚酞淬用0.1000 mol·L-1的 NaOH溶液滴定至終點，消耗NaOH溶液的體積為28.00 mL，則BCl3的產率為_____________%（保留四位有效數字）。
【答案】（1）sp2分子球形冷凝管 （2）BF3 KHSO4 （3）A
（4）干燥除水，觀察氣泡，控制氣體流速 （5）冷凝收集BCl3 （6）93.45
【解析】本實驗的目的是采用三氟化硼(BF3)與氯化鋁(AlCl3)加熱的方法制備BCl3，裝置A中利用氟硼酸鉀(KBF4)、硼酐(B2O3)和濃硫酸反應制取BF3氣體，經裝置B中濃硫酸干燥后進入裝置C與AlCl3反應，AlCl3易升華，所以用裝置a冷凝回流，裝置D中冷凝收集BCl3，為防止BCl3水解，裝置E中盛放堿石灰吸收水蒸氣，裝置F處理尾氣。
（1）根據的沸點低、易升華，可以推斷出AlCl3不是離子晶體而是分子晶體；
（2）裝置A中發生的反應為非氧化還原反應，且產生一種酸式鹽，可判斷酸式鹽為KHSO4，氣體為BF3
（3）BCl3易水解，先加熱A處，可以利用A處產生的BF3氣體排除裝置內空氣，防止水蒸氣干擾實驗；
（4）濃硫酸做干燥劑，同時也可以通過觀察裝置B中產生的氣泡，控制氣體流速；
（5）裝置D用冰水浴，作用應是冷凝收集BCl3；
（6）2.50g無水氯化鋁為，則理論上制取BCl3，BCl3和水反應的化學方程式為BCl3+3H2O══H3BO3+3HCl，所以得到的溶液中H3BO3和HCl的物質的量之比為1：3，10mL待測液共消耗0.1000mol/L×0.028L=0.0028mol，所以10mL待測液中含有0.0007mol H3BO3，250mL待測液中含有0.0175mol H3BO3，根據B元素守恒可知BCl3的物質的量為0.015mol，所以產率為。
模型建構
名師導學
復習備考中，要以元素及其化合物的練習為基礎，有機地結合元素周期表“位、構、性”的關系，總結歸納相應知識點，讓學生充分認識到學科的特點，深化結構決定性質，性質反映結構的基本認知，加強學生知識遷移的能力。

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