资源简介 (共37张PPT)第34讲硼及其化合物2025：基于主题教学的高考化学专题复习系列讲座20252024浙江1月-17题（2） 电负性比较：比较B、N、O电负性2024山东卷-4题 共价晶体熔点比较：共价晶体，结构相似，则原子半径越大，键长越长，键能越小，熔沸点越低2024浙江6月卷-19题 NaBH4：以NaBH4为反应物的化学反应原理内容的考查2024湖南卷-9题 硼的成键特点、第一电离能比较：硼在化合物中形成的共价键的杂化方式、第一电离能比较2024甘肃卷-15题（5） 晶胞结构：晶胞中化学式的计算2024贵州卷-12题 硼酸盐、硼酸：硼酸盐的水解、硼酸的电离2024年——硼及其化合物考向考点统计重温经典模型建构名师导学2025知识重构重温经典模型建构名师导学2025知识重构硼与铝位于同一主族，虽然教材中没有专门对硼及硼酸的相关性质进行介绍，但近年高考中多次出现以硼酸为载体的试题，结合新情境、新信息考查元素及其化合物知识、氧化还原反应原理、化学平衡及其移动原理等相关知识，一般以工艺流程题、实验综合题等形式呈现，有效地考查学生获取信息、加工处理信息能力，知识迁移能力和应用能力，符合新课程倡导的“自主学习”和“探究学习”的理念。本讲对硼及硼酸的性质、制法做简单介绍，对典型高考真题进行了详细解析。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，例如：2B＋N2 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) 2B(OH)3＋3H2。(4)与热的浓硫酸或浓硝酸反应：2B＋3H2SO4(浓) 2H3BO3＋3SO2↑，B＋3HNO3(浓) H3BO3＋3NO2↑。2.硼酸(H3BO3)(1)一元弱酸，H3BO3＋H2O H＋＋[B(OH)4]－。（2019全国一卷、2023山东）(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： 。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。重温经典模型建构名师导学2025知识重构【例题1】（2024湖南卷9题）通过理论计算方法优化了P和Q的分子结构，P和Q呈平面六元并环结构，原子的连接方式如图所示，下列说法错误的是P为非极性分子，Q为极性分子B. 第一电离能：BC.1molP和1molQ所含电子数目相等D. P和Q分子中C、B和N均为sp2杂化【解析】A．由所给分子结构图，P和Q分子都满足对称，正负电荷重心重合，都是非极性分子，A错误；B．同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构，第一电离能大于相邻元素，则第一电离能由小到大的顺序为BC．由所给分子结构可知，P分子式为C24H12，Q分子式为B12N12H12，P、Q分子都是含156个电子，故1mol P和1mol Q所含电子数目相等，C正确；D．由所给分子结构可知，P和Q分子中C、B和N均与其它三个原子成键，P和Q分子呈平面结构，故P和Q分子中C、B和N均为sp2杂化，D正确；本题选A。【例题2】（2024贵州卷12题）硼砂 水溶液常用于pH计的校准。硼砂水解生成等物质的量的B(OH)3(硼酸)和Na[B(OH)4](硼酸钠)。已知：①25℃时，硼酸显酸性的原理 B(OH)3 +2H2O H3O+ +下列说法正确的是A. 硼砂稀溶液中B. 硼酸水溶液中的H+主要来自水的电离C. 25℃时 ，硼酸水溶液的D. 等浓度等体积的B(OH)3和Na[B(OH)4]溶液混合后，溶液显酸性②【例题2】（2024贵州卷12题）硼砂 水溶液常用于pH计的校准。硼砂水解生成等物质的量的B(OH)3(硼酸)和Na[B(OH)4](硼酸钠)。已知：①25℃时，硼酸显酸性的原理 B(OH)3 +2H2O H3O+ +下列说法正确的是A. 硼砂稀溶液中②【解析】A． B4O5(OH)42-水解生成等物质的量浓度的B(OH)3和Na[B(OH)4] ，硼酸遇水转换，根据物料守恒，A错误；B(OH)3 +2H2O H3O+ +，【例题2】（2024贵州卷12题）硼砂 水溶液常用于pH计的校准。硼砂水解生成等物质的量的B(OH)3(硼酸)和Na[B(OH)4](硼酸钠)。已知：①25℃时，硼酸显酸性的原理 B(OH)3 +2H2O H3O+ +下列说法正确的是B. 硼酸水溶液中的H+主要来自水的电离②【解析】B．根据已知，硼酸遇水转换， ,其中的H+是由水提供的，B正确；B(OH)3 +2H2O H3O+ +【例题2】（2024贵州卷12题）硼砂 水溶液常用于pH计的校准。硼砂水解生成等物质的量的B(OH)3(硼酸)和Na[B(OH)4](硼酸钠)。已知：①25℃时，硼酸显酸性的原理 B(OH)3 +2H2O H3O+ +C. 25℃时 ，硼酸水溶液的②下列说法正确的是【解析】，因，C错误；C. 25℃时 ，B(OH)3 +2H2O H3O+ +，【例题2】（2024贵州卷12题）硼砂 水溶液常用于pH计的校准。硼砂水解生成等物质的量的B(OH)3(硼酸)和Na[B(OH)4](硼酸钠)。已知：①25℃时，硼酸显酸性的原理 B(OH)3 +2H2O H3O+ +D. 等浓度等体积的B(OH)3和Na[B(OH)4]溶液混合后，溶液显酸性②下列说法正确的是【解析】水解程度大于电离程度，显碱性，D错误；故选B。D . B(OH)3的电离平衡常数为 ,B(OH)4-的水解平衡常数，【例题3】（2023山东卷17题，节选）盐湖卤水(主要含Na+、Mg2+、Li+、Cl-、SO42-和硼酸根等)是锂盐的重要来源。一种以高镁卤水为原料经两段除镁制备Li2CO3的工艺流程如下：已知：常温下，。(1)含硼固体中的B(OH)3 在水中存在平衡：(常温下，)；与溶液反应可制备硼砂。常温下，在硼砂溶液中，水解生成等物质的量浓度的和，该水解反应的离子方程式为，该溶液 。【解析】（1）含硼固体中的在水中存在平衡： B(OH)3+H2O [B(OH)4]- + H+ (常温下，) ；与溶液反应可制备硼砂。常温下，在硼砂溶液中，水解生成等物质的量浓度的和，该水解反应的离子方程式为，由B元素守恒可知，和的浓度均为，，则该溶液【答案】（1），9.24【例题4】（2024浙江6月卷19题）氢是清洁能源，硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料，其水解生氢反应方程式如下：(除非特别说明，本题中反应条件均为25℃，101kPa)请回答：（1）该反应能自发进行的条件是_______。A. 高温 B. 低温 C. 任意温度 D. 无法判断【解析】反应，，由可知，任意温度下，该反应均能自发进行，故答案选C；（2）该反应比较缓慢。忽略体积变化的影响，下列措施中可加快反应速率的是_______。A. 升高溶液温度 B. 加入少量异丙胺[(CH3)2CHNH2]C. 加入少量固体硼酸B(OH)3D. 增大体系压强【解析】A．升高温度，活化分子数增多，有效碰撞几率增大，反应速率加快，A符合题意；D．增大体系压强，忽略体积变化，则气体浓度不变，化学反应速率不变，D不符合题意；答案选A。B．加入少量异丙胺[(CH3)2CHNH2]，H O的量减少，该反应是NaBH4的水解反应，水少了，则NaBH4溶在水中的量减少，则c [NaBH4]降低，化学反应速率降低，B不符合题意；C. 加入少量固体硼酸[B(OH)3]，与水反应生成一水合硼酸[B(OH)3 H O]，H O的量减少，则NaBH4溶于水的量降低，反应速率也会降低，C不符合题意；（3）为加速NaBH4水解，某研究小组开发了一种水溶性催化剂，当该催化剂足量、浓度一定且活性不变时，测得反应开始时生氢速率v与投料比请解释ab段变化的原因_______。之间的关系，结果如图1所示。【解析】随着投料比[n(NaBH4)/n(H2O)]增大，NaBH4的水解转化率降低，因此生成氢气的速率不断减小。【答案】随着投料比[n(NaBH4)/n(H2O)]增大，NaBH4的水解转化率降低（5）资源的再利用和再循环有利于人类的可持续发展。选用如下方程式，可以设计能自发进行的多种制备方法，将反应副产物偏硼酸钠(NaBO2)再生为NaBH4。(已知：△G是反应的自由能变化量，其计算方法也遵循盖斯定律，可类比△H计算方法；当△G <0时，反应能自发进行。)I．II．III．请书写一个方程式表示NaBO2再生为NaBH4的一种制备方法，并注明△G _________________。(要求：反应物不超过三种物质；氢原子利用率为100%。)【解析】结合题干信息，要使得氢原子利用率为100%，可由（2×反应III）-（2×反应Ⅱ+反应Ⅰ）得。，【例题5】（2019新课标I卷）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：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_________。（3）根据H3BO3的解离反应：H3BO3+H2O H+＋ ，K=5.81×10-10，可判断H3BO3是_________酸；在"过滤2"前，将溶液pH调节至3.5，目的是________________。（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 碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是________。硼镁矿（含 Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、 Al2O3）（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___________________________。【分析】根据反应物和生成的气体能用NH4HCO3溶液吸收，判断该气体为NH3NH4HCO3+NH3 =(NH4)2CO3硼镁矿（含 Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、 Al2O3）【第一空分析】先考虑硼镁矿中哪些物质不与（NH4）2SO4反应，再结合实验目的和流程图可知原料中的 SiO2、Fe2O3、Al2O3进入“滤渣1”中【第二空分析】①加苯酚显紫红色(络合物)②加KSCN显血红色 (络合物)(络合反应是可逆的,两种离子结合的比例不唯一,是检验三价铁的特征反应,二价铁无此特性)③加氢氧化钠有红褐色沉淀④K4Fe(CN)6试法：Fe3+在酸性溶液中与K4Fe(CN)6生成蓝色沉淀(以前为普鲁土蓝)SiO2、Fe2O3、Al2O3KSCN（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_________。（3）根据H3BO3的解离反应：H3BO3+H2O H+＋ ，K=5.81×10-10，可判断H3BO3是_________酸；在"过滤2"前，将溶液pH调节至3.5，目的是________________。【第一空分析】由解离出一个氢离子可知，硼酸为一元酸，再由K值可知硼酸为弱酸【第二空分析】调pH=3.5后，含B元素的微粒转化为H3BO3析出一元弱转化为H3BO3，促进析出硼镁矿（含 Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、 Al2O3）2Mg2++3CO2-3 +2H2O = Mg（OH）2·MgCO3↓+2HCO-3溶浸高温焙烧【第一空分析】反应物碳酸钠提供碳酸根离子，再结合生成物中所含的元素，由此可知还有镁离子参加反应，离子方程式为：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】母液加热分解后生成硫酸铵溶液，可以返回“溶浸”工序循环使用【第三空分析】碱式碳酸镁不稳定，高温下可以分解，故由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是高温焙烧（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 碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是________。【例题6】（2015新课标I）硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如图所示：已知：硼酸为粉末状晶体，易溶于水，加热到一定温度可分解为无水物。回答下列问题：（1）写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式_____________________。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有（写两条）_____________________。（2）“浸渣”中还剩余的物质是：_______________（写化学式）。（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是____________。然后再调节溶液的pH约为5，目的是____________。（4）“粗硼酸”中的主要杂质是_______________（填名称）。（5）单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。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__________________。【例题6】（2015新课标I）硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如图所示：已知：硼酸为粉末状晶体，易溶于水，加热到一定温度可分解为无水物。回答下列问题：（1）写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式___________________________________________。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有（写两条）___________________________。Mg2B2O5·H2O+2H2SO4 =2MgSO4+2H3BO3减小铁硼矿粉粒径、提高反应温度【第一空分析】Mg2B2O5·H2O与硫酸反应生成硫酸镁和硼酸，化学方程式 Mg2B2O5·H2O+2H2SO4 = 2MgSO4+2H3BO3【第二空分析】为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有：减小铁硼矿粉粒径、提高反应温度【例题6】（2015新课标I）硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如图所示：已知：硼酸为粉末状晶体，易溶于水，加热到一定温度可分解为无水物。（2）“浸渣”中还剩余的物质是：_______________（写化学式）。（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是__________________。然后再调节溶液的pH约为5，目的是___________________________。SiO2和CaSO4将Fe2+氧化为Fe3+使Al3+与Fe3+形成氢氧化物而除去【第二问分析】利用Fe3O4的磁性，可将其从“浸渣”中分离，“浸渣”中还剩余的物质是SiO2、CaSO4（3）【第一空分析】“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是将Fe2+氧化为Fe3+【第二空分析】然后再调节溶液的pH约为5，目的是使Al3+与Fe3+形成氢氧化物而除去【例题6】（2015新课标I）硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如图所示：已知：硼酸为粉末状晶体，易溶于水，加热到一定温度可分解为无水物。（4）“粗硼酸”中的主要杂质是_______________（填名称）。（5）单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。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。（七水）硫酸镁2H3BO3 B2O3+3H2O、B2O3+3Mg 3MgO+2B【第四问分析】根据方程式Mg2B2O5·H2O+2H2SO4 = 2MgSO4+2H3BO3，反应中还生成硫酸镁，“粗硼酸”中的主要杂质是（七水）硫酸镁【第五问分析】硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，硼酸受热分解，生成三氧化二硼，镁将硼还原，化学方程式：2H3BO3 B2O3+3H2O、B2O3+3Mg 3MgO+2B【例题7】（ 2022湖南模拟） 三氯化硼(BCl3)是一种重要的化工原料，实验室采用三氟化硼(BF3)与氯化铝(AlCl3)加热的方法制备BCl3，装置如下图所示（夹持装置及加热装置略）。已知：Ⅰ.三氟化硼(BF3)易与水反应；三氯化硼(BCl3)易潮解；三氯化铝(AlCl3)沸点低、易升华。Ⅱ.部分物质的沸点如下表所示。回答下列问题：物质 BF3 BCl3 AlCl3沸点/℃ -101 12.5 180（1）BF3中B的杂化方式为_____，AlCl3属于____晶体。C中仪器a的名称为 。（2）将氟硼酸钾(KBF4)和硼酐(B2O3)一起研磨均匀加入A中的圆底烧瓶，滴加浓硫酸并加热，除产生气体外，还生成一种酸式盐，分别写出气体和酸式盐的化学式____、________。（3）实验开始时，两处加热装置应先加热___（填“A"或“C”）（4）装置B中盛放的是浓硫酸，其作用是 。（5）装置D的作用是 。sp2分子球形冷凝管BF3KHSO4A干燥除水，观察气泡，控制气体流速冷凝收集BCl3【解析】本实验的目的是采用三氟化硼(BF3)与氯化铝(AlCl3)加热的方法制备BCl3，装置A中利用氟硼酸钾(KBF4)、硼酐(B2O3)和浓硫酸反应制取BF3气体，经装置B中浓硫酸干燥后进入装置C与AlCl3反应，AlCl3易升华，所以用装置a冷凝回流，装置D中冷凝收集BCl3，为防止BCl3水解，装置E中盛放碱石灰吸收水蒸气，装置F处理尾气。（1）根据的沸点低、易升华，可以推断出AlCl3不是离子晶体而是分子晶体；（2）装置A中发生的反应为非氧化还原反应，且产生一种酸式盐，可判断酸式盐为KHSO4，气体为BF3（3）BCl3易水解，先加热A处，可以利用A处产生的BF3气体排除装置内空气，防止水蒸气干扰实验；（4）浓硫酸做干燥剂，同时也可以通过观察装置B中产生的气泡，控制气体流速；（5）装置D用冰水浴，作用应是冷凝收集BCl3；（6）C中2.50g无水氯化铝完全反应后，取下U形管并注入水，完全反应生成盐酸和硼酸(H3BO3是一元弱酸)，将所得溶液加水稀释到250mL，取10mL加入锥形瓶中滴入2滴酚酞，用0.1000 mol·L-1的 NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液的体积为28.00 mL，则BCl3的产率为_______%（保留四位有效数字）。93.45重温经典模型建构名师导学2025知识重构重温经典模型建构名师导学2025知识重构从近年的高考来看，大多试题多以学术论文、科技期刊等为背景，材料在一定程度上超出了学生的认知，要求学生能利用已学知识将超出认知的信息回归认知.硼元素一直是考查的热点元素.很多硼元素的性质可以通过同族的铝元素或者相邻的碳元素来进行推测.硼也是典型的缺电子原子，容易形成配位键，B的基态原子电子排布式为1s22s22p1，硼原子常采用sp'杂化，如BCl3、BF3等微粒的空间构型为平面三角形，若采用sp3杂化，如BH4- 、BF4- 等微粒的空间构型为正四面体形.物质结构与性质的选做题也青睐于对硼元素的考查.复习备考中，要以元素及其化合物的练习为基础，有机地结合元素周期表“位、构、性”的关系，总结归纳相应知识点，让学生充分认识到学科的特点，深化结构决定性质，性质反映结构的基本认知，加强学生知识迁移的能力。第34讲硼及其化合物习题一、选择题1．（2023山东4）实验室安全至关重要，下列实验室事故处理方法错误的是A．眼睛溅进酸液，先用大量水冲洗，再用饱和碳酸钠溶液冲洗B．皮肤溅上碱液，先用大量水冲洗，再用2%的硼酸溶液冲洗C．电器起火，先切断电源，再用二氧化碳灭火器灭火D．活泼金属燃烧起火，用灭火毯(石棉布)灭火2．（2023湖北6）W、X、Y、Z为原子序数依次增加的同一短周期元素，其中X、Y、Z相邻，W的核外电子数与X的价层电子数相等，是氧化性最强的单质，4种元素可形成离子化合物(XY)+(WZ4)-。下列说法正确的是A．分子的极性：WZ3C．氧化性：X2Y33．（2023.1浙江3）下列化学用语表示正确的是A．中子数为18的氯原子：B．碳的基态原子轨道表示式：C．的空间结构：(平面三角形)D．的形成过程：4．（2023新课标9）一种可吸附甲醇的材料，其化学式为[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl，部分晶体结构如下图所示，其中为平面结构。下列说法正确的是A．该晶体中存在N-H···O氢键 B．基态原子的第一电离能：CC．基态原子未成对电子数：B5．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 mol6.硼的氢化物称为硼烷，最简单的硼烷是A.BH3 B.B2H6 C. BH4- D.BH47.下列关于硼酸结构的叙述错误的是A.硼酸为白色片状晶体，结构单元为B(OH)3三角形B.硼原子通过sp3杂化轨道与氧原子成键C.分子间通过氢键形成接近于六角形的对称层状结构D.层与层间存在范德华力8.下列物质可以水解并放出H2的是A.B2H6 B.N2H4 C.NH3 D.PH3二、填空题(1)[2019·全国卷Ⅰ，26(3)]根据H3BO3的解离反应：H3BO3＋H2OH＋＋B(OH)，Ka＝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___________________________________。[]三、工艺流程题1.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：(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－1 Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液18.00 mL。(提示：I2＋2S2O===2I－＋S4O)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。①b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%。2.单质硼是冶金、建材、化工、核工业等部门的重要原料，而金属镁也广泛应用于航空航天等国防军事工业。以铁硼矿为原料，利用碳碱法工艺生产硼和镁，其工艺流程图如下：已知：铁硼矿的主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Al2O3和SiO2杂质；硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O。（1）铁硼矿研磨粉碎的目的是________________________；操作Ⅰ的名称为___________；硼泥中除杂质SiO2和Al2O3外，其他成分的化学式为_________________________。（2）写出流程图中碳解过程的化学方程式：__________________________________；在高温条件下金属Mg与A反应制备单质硼的化学方程式为：__________________________。（3）碳碱工艺需两次调节pH：①常用H2SO4调节硼砂溶液pH＝2～3制取H3BO3，其离子方程式为B4O72－＋2H＋＋5H2O=4H3BO3；②制取MgCl2·7H2O时，在净化除杂过程中，需先加H2O2溶液，其作用是___________________，然后用MgO调节pH约为5，其目的是_______________________________________。（4）用MgCl2·7H2O制取MgCl2时，为防止MgCl2水解，反应需在“一定条件下”进行，则该条件是指___________________________。（5）实验时不小心触碰到NaOH溶液，可用大量清水冲洗，再涂抹H3BO3溶液中和，其化学方程式为：NaOH＋H3BO3=Na[B(OH)4]，下列关于Na[B(OH)4]溶液中微粒浓度关系正确的是_______________。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.硼氢化钠（NaBH4，硼为+3价）为白色粉末，在干燥空气中稳定，在潮湿空气中分解，是常用的还原剂。偏硼酸钠（NaBO2）易溶于水，不溶于乙醇，易水解。目前有多种工艺可制备NaBH4。（1）用硼精矿（含有一定量B2O3，及Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质）制取NaBH4的流程如下：① “溶解”时，B2O3与NaOH反应生成了NaBO2，反应离子方程式为__________________________________________________________。② “除硅铝”步骤加入CaO，而不加入CaCl2的原因有：能将硅、铝以沉淀除去；尽量不带入杂质离子；________________________________。③ “操作2”是将滤液蒸发、结晶、洗涤，其中洗涤选用的试剂最好是__________________。④ “反应1”是MgH2与NaBO2混合得到NaBH4和MgO，其化学方程式为_______________________________________。（2）我国孙彦平采用耐腐蚀电极材料，以阳离子交换膜为隔离膜，电解偏硼酸钠的碱溶液，也可以高效制备NaBH4。该工艺阳极产物为______________________，阴极电极方程式为______________________。4.硼(B)及其化合物是用途广泛的化工原料，硼可与多种元素形成化合物。（1）B的价电子轨道表示式为_________。（2）BF3与NH3可以通过配位键形成NH3·BF3①基态原子的核外电子有_______种不同的运动状态②NH3的键角________CH4的键角（填“大于”、“小于”或“等于”）。BF3为__________分子（填“极性”或“非极性”）。③在NH3·BF3所形成的配位键中，_________原子提供空轨道。（3）氮化硼(BN)晶体有多种结构。六方氮化硼与石墨相似，具有层状结构；立方氮化硼与金刚石相似，具有空间网状结构。它们的晶体结构如图所示。①六方氮化硼和立方氮化硼中，B原子的杂化方式分别为________、________。②六方氮化硼能像石墨一样做润滑剂，原因是_________；但它不能像石墨一样导电，可能的原因是__________。③已知立方氮化硼的晶胞参数（即晶胞的边长）为acm，则立方氮化硼的密度为_______g/cm3（只要求列算式，不必计算出结果，阿伏加德罗常数为NA）。答案解析一、选择题1．A【解析】A．眼睛溅进酸液，先用大量水冲洗，再用3%-5%的碳酸氢钠溶液冲洗，故A错误；B．立即用大量水冲洗，尽可能减少碱对皮肤的伤害，再用2%的硼酸中和残余的碱，故B正确；C．电器起火，先切断电源，再用二氧化碳灭火器灭火，故C正确；D．活泼金属会与水反应，所以燃烧起火，用灭火毯(石棉布)灭火，故D正确。2．A【解析】是氧化性最强的单质，则Z是F，X、Y、Z相邻，且X、Y、Z为原子序数依次增加的同一短周期元素，则X为N，Y为O，W的核外电子数与X的价层电子数相等，则W为B，即：W为B，X为N，Y为O，Z是F，以此解题。A．由分析可知，W为B，X为N，Z是F，WZ3为BF3，XZ3为NF3，其中前者的价层电子对数为3，空间构型为平面三角形，为非极性分子，后者的价层电子对数为4，有一对孤电子对，空间构型为三角锥形，为极性分子，则分子的极性：，A正确；B．由分析可知，X为N，Y为O，Z是F，同一周期越靠右，第一电离能越大，但是N的价层电子排布式为2s22p3，为半满稳定结构，其第一电离能大于相邻周期的元素，则第一电离能：YC．由分析可知，W为B，X为N，Y为O，则为，为，两种化合物中N和B的化合价都是+3价，但是N的非金属性更强一些，故的氧化性更强一些，C错误；D．由分析可知，X为N，Y为O，Z是F，其中N对应的单质为氮气，其中包含三键，键能较大，D错误；故选A。3．C【解析】A．质量数=质子数+中子数，质量数标注于元素符号左上角，质子数标注于左下角，中子数为18的氯原子的质量数为17+18=35，核素符号为，故A错误；B．基态碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2，根据洪特规则，2p轨道上的2个电子应该分别在2个轨道上，且自旋方向相同，轨道表示式：，故B错误；C．BF3的中心原子B原子孤电子对数==0，价层电子对数=3，空间构型为平面三角形，空间结构模型为：，故C正确；D．HCl是共价化合物，不存在电子得失，其形成过程应为，故D错误；故选：C。4．A【解析】A．由晶体结构图可知，中的的与中的形成氢键，因此，该晶体中存在氢键，A说法正确；B．同一周期元素原子的第一电离能呈递增趋势，但是第ⅡA、ⅤA元素的原子结构比较稳定，其第一电离能高于同周期的相邻元素的原子，因此，基态原子的第一电离能从小到大的顺序为C< O < N，B说法不正确；C．B、C、O、N的未成对电子数分别为1、2、2、3，因此，基态原子未成对电子数BD．为平面结构，则其中的C和N原子轨道杂化类型均为；中B与4个O形成了4个σ键，B没有孤电子对，则B的原子轨道杂化类型为；中O分别与B和C形成了2个σ键，O原子还有2个孤电子对，则O的原子轨道的杂化类型均为；综上所述，晶体中B、О和N原子轨道的杂化类型不相同，D说法不正确；综上所述，本题选A。5.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BH构成，为离子化合物，则其电子式为，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。6.B【解析】BH3缺电子会发生二聚，最简单的硼烷是乙硼烷。7.B【解析】硼酸分子B(OH)3中B为sp2杂化，平面三角形结构。8.A【解析】乙硼烷缺电子结构不稳定，硼原子的电负性小于氢原子，水解时乙硼烷中氢原子结合水中氢原子生成氢气。二、填空题【答案】(1)一元弱 (2)Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4===2MgSO4＋2H3BO3 2H3BO3===B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mg===2B＋3MgO(点拨：硼酸先高温脱水生成B2O3，然后与镁发生置换反应) (3)1 2 4 2 1 2 (4)NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑三、工艺流程题1.【答案】(1)第二周期ⅢA族 (2)B4O＋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)===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＋2H2OMg(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：B～BI3～I2～3S2O得，n(B)＝n(S2O)＝0.001 8 mol，则该粗硼样品中B的物质的量＝0.001 8 mol×＝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×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)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)===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)，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%2.【答案】（1）增大反应物的接触面积；加快化学反应速率；提高原料利用率（任选一条） 过滤 Fe3O4、MgCO3（2）2Mg2B2O5＋Na2CO3＋3CO2=Na2B4O7＋4MgCO3 3Mg＋B2O32B＋3MgO（3）将Fe2＋氧化为Fe3＋ 使Fe3＋形成氢氧化物沉淀而除去（4）干燥的HCl气氛、加热（5）AC【解析】（1）将铁硼矿研磨粉碎可以增大反应物的接触面积，加快化学反应速率，提高原料的利用率等；铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Al2O3和SiO2）碳解生成硼砂，碳解过程的化学方程式为：2Mg2B2O5＋Na2CO3＋3CO2=Na2B4O7＋4MgCO3，生成的MgCO3以及原料中的Fe3O4、Al2O3和SiO2均不与Na2CO3反应，经过滤后得到硼砂溶液和硼泥；（2）碳解过程的化学方程式为：2Mg2B2O5＋Na2CO3＋3CO2=Na2B4O7＋4MgCO3；硼酸受热分解的化学方程式为：2H3BO33H2O＋B2O3，A为B2O3，Mg与B2O3反应制备硼的化学方程式为：3Mg＋B2O32B＋3MgO；（3）净化除杂过程中加入H2O2的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋，其离子方程式为：2H＋＋H2O2＋2Fe2＋=2Fe3＋＋2H2O，用MgO调节溶液pH约为5，其目的是使Fe3＋形成氢氧化物沉淀而除去；（4）用MgCl2·7H2O制取MgCl2时，为防止MgCl2水解，反应需在干燥的HCl气氛和加热条件下进行；（5）根据化学方程式NaOH＋H3BO3=Na[B（OH）4]，可确定溶液中阳离子为H＋和Na＋，阴离子为[B（OH）4]－和OH－，由电荷守恒：c（Na＋）＋c（H＋）＝c（[B（OH）4]－）＋c（OH－），A项正确；[B（OH）4]－水解使溶液呈碱性，故c（Na＋）＞c（[B（OH）4]－）＞c（OH－）＞c（H＋），B项错误；由物料守恒：c（Na＋）＝c（[B（OH）4]－）＋c（H3BO3），C项正确。答案选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”时，B2O3与NaOH反应生成NaBO2和H2O，反应的化学方程式为B2O3+2NaOH=2NaBO2+H2O，离子方程式为B2O3+2OH-=2BO2-+H2O。②根据流程加入CaO将硅铝转化为Na2O·3CaO·Al2O3·nSiO2沉淀而除去；根据题意“NaBO2易水解”，加入CaO使溶液呈碱性，抑制NaBO2的水解，而CaCl2溶液呈中性，不能抑制NaBO2的水解，所以“除硅铝”步骤中加入CaO，而不加入CaCl2。③“操作2”将滤液蒸发、结晶、洗涤得到NaBO2，根据“NaBO2易溶于水、不溶于乙醇、易水解”，为了减少NaBO2的溶解损失和水解，洗涤选用的试剂最好为乙醇。④NaBH4中B为+3价，则NaBH4中H为-1价。“反应1”是MgH2与NaBO2混合得到NaBH4和MgO，该反应前后元素的化合价不变，该反应为非氧化还原反应，根据原子守恒，反应的化学方程式为2MgH2+NaBO2=NaBH4+2MgO。（2）电解NaBO2的碱溶液制备NaBH4，NaBH4中B为+3价，则NaBH4中H为-1价，NaBH4为还原产物，在阴极生成；根据放电顺序，阳极电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，阳极产物为O2；阴极电极反应式为BO2-+8e-+6H2O=BH4-+8OH-。4.【解析】（1）B是5号元素，处于周期表中第二周期ⅢA族，价电子排布式为2s22p1，由泡利原理、洪特规则，价电子排布图为：，故答案为：；（2）①原子核外没有运动状态相同的电子，F原子核外电子数为9，即原子核外有9中运动状态不同的电子，故答案为：9；②N原子、C原子均为sp3杂化，氨气分子有1对孤电子对，甲烷分子没有孤电子对，孤对电子与成键电子对之间排斥力大于成键电子对之间的排斥力，故NH3的键角小于CH4的键角键角；BF3中B原子形成3个B-F键，没有孤电子对，空间构型为平面正三角形结构，分子中正负电荷重心重合，属于非极性分子，故答案为：小于；非极性；③B原子有空轨道，NH3中N原子有孤电子对，配合物中B原子提供空轨道，故答案为：B；（3）①六方氮化硼中B原子形成3个σ键，没有孤电子对，杂化轨道数目为3，B原子杂化方式为sp2，而立方氮化硼中B原子形成4个σ键，没有孤电子对，杂化轨道数目为4，B原子杂化方式为：sp3，故答案为：sp2；sp3；②六方氮化硼能像石墨一样做润滑剂，原因是：层与层之间是范德华力，容易被破坏，但它不能像石墨一样导电，可能的原因是：层面中没有自由移动的电子，故答案为：层与层之间是范德华力，容易被破坏；层面中没有自由移动的电子；③晶胞中B原子数目为4，N原子数目为，晶胞质量为，晶体密度故答案为：。第34讲硼及其化合物学案知识重构硼与铝位于同一主族，虽然教材中没有专门对硼及硼酸的相关性质进行介绍，但近年高考中多次出现以硼酸为载体的试题，结合新情境、新信息考查元素及其化合物知识、氧化还原反应原理、化学平衡及其移动原理等相关知识，一般以工艺流程题、实验综合题等形式呈现，有效地考查学生获取信息、加工处理信息能力，知识迁移能力和应用能力，符合新课程倡导的“自主学习”和“探究学习”的理念。本讲对硼及硼酸的性质、制法做简单介绍，对典型高考真题进行了详细解析。呈现原型 考查背景 设问内容和方式2024浙江1月 电负性比较 比较B、N、O电负性2024山东卷 共价晶体熔点比较 共价晶体，原子半径越大，键长越长，键能越小，熔沸点越低2024浙江6月 NaBH4 以NaBH4为反应物的化学反应原理内容的考查2024湖南卷 硼的成键特点、第一电离能比较 硼在化合物中形成的共价键的杂化方式、第一电离能比较2024甘肃卷 晶胞结构： 晶胞中化学式的计算2024贵州卷 反应原理：硼酸盐、硼酸 硼酸盐的水解、硼酸的电离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＋N22BN。(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)2B(OH)3＋3H2。(4)与热的浓硫酸或浓硝酸反应，2B＋3H2SO4(浓)2H3BO3＋3SO2↑，B＋3HNO3(浓)2H3BO3＋3NO2↑。[来2．硼酸(H3BO3)(1)一元弱酸，H3BO3＋H2OH＋＋[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：。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。重温经典【例题1】（2024湖南卷9题）通过理论计算方法优化了P和Q的分子结构，P和Q呈平面六元并环结构，原子的连接方式如图所示，下列说法错误的是A. P为非极性分子，Q为极性分子B. 第一电离能：BC. 1molP和1molQ所含电子数目相等D. P和Q分子中C、B和N均为sp2杂化【答案】A【解析】【详解】A．由所给分子结构图，P和Q分子都满足对称，正负电荷重心重合，都是非极性分子，A错误；B．同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构，第一电离能大于相邻元素，则第一电离能由小到大的顺序为BC．由所给分子结构可知，P分子式为C24H12，Q分子式为B12N12H12，P、Q分子都是含156个电子，故1mol P和1mol Q所含电子数目相等，C正确；D．由所给分子结构可知，P和Q分子中C、B和N均与其它三个原子成键，P和Q分子呈平面结构，故P和Q分子中C、B和N均为sp2杂化，D正确；本题选A。【例题2】（2024贵州卷12题）硼砂[Na2B4O5(OH)4·8H2O]水溶液常用于pH计的校准。硼砂水解生成等物质的量的B(OH)3(硼酸)和Na[B(OH)4](硼酸钠)。已知：①25℃时，硼酸显酸性的原理②。下列说法正确的是A. 硼砂稀溶液中B. 硼酸水溶液中的H+主要来自水的电离C. 25℃时，0.01mol·L-1硼酸水溶液的pH≈6.38D. 等浓度等体积的B(OH)3和Na[B(OH)4]溶液混合后，溶液显酸性【答案】B【解析】【详解】A．B4O5(OH)42-水解生成等物质的量浓度的B(OH)3和Na[B(OH)4]，硼酸遇水转换，根据物料守恒，，A错误；B．根据已知，硼酸遇水转换，其中的H+是由水提供的，B正确；C．25℃时，，，，因，，C错误；D．B(OH)3的电离平衡常数为，B(OH)4-的水解平衡常数，水解程度大于电离程度，显碱性，D错误；故选B。【例题3】（2023山东卷17题,节选）盐湖卤水(主要含Na+、Mg2+、Li+、Cl-、SO42-和硼酸根等)是锂盐的重要来源。一种以高镁卤水为原料经两段除镁制备Li2CO3的工艺流程如下：回答下列问题：(1)含硼固体中的B(OH)3在水中存在平衡：B(OH)3+ H2O[B(OH)4]- + H+ (常温下，)；B(OH)3与NaOH溶液反应可制备硼砂Na2B4O5(OH)4·8H2O。常温下，在0.10mol·L-1硼砂溶液中，[B4O5(OH)4]2-水解生成等物质的量浓度的B(OH)3和Na[B(OH)4]，该水解反应的离子方程式为 ，该溶液 。【答案】（1），9.24【解析】（1）含硼固体中的B(OH)3在水中存在平衡：B(OH)3+ H2O[B(OH)4]- + H+(常温下，)；B(OH)3与溶液反应可制备硼砂Na2B4O5(OH)4·8H2O。常温下，在硼砂溶液中，[B4O5(OH)4]2-水解生成等物质的量浓度的B(OH)3和Na[B(OH)4]，该水解反应的离子方程式为，由B元素守恒可知，B(OH)3和Na[B(OH)4]的浓度均为，，则该溶液pH=9.24【例题4】（2024浙江6月卷19题，节选）氢是清洁能源，硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料，其水解生氢反应方程式如下：(除非特别说明，本题中反应条件均为25℃，101kPa)请回答：（1）该反应能自发进行的条件是_______。A. 高温 B. 低温 C. 任意温度 D. 无法判断【解析】反应， ，由可知，任意温度下，该反应均能自发进行，故答案选C；（2）该反应比较缓慢。忽略体积变化的影响，下列措施中可加快反应速率的是_______。A. 升高溶液温度 B. 加入少量异丙胺[(CH3)2CHNH2]C. 加入少量固体硼酸[B(OH)3] D. 增大体系压强【解析】A．升高温度，活化分子数增多，有效碰撞几率增大，反应速率加快，A符合题意；B．加入少量异丙胺[(CH3)2CHNH2]，H O的量减少，该反应是NaBH4的水解反应，水少了，则NaBH4溶在水中的量减少，则c [NaBH4]降低，化学反应速率降低，B不符合题意；C. 加入少量固体硼酸[B(OH)3]，与水反应生成一水合硼酸[B(OH)3 H O]，H O的量减少，则NaBH4溶于水的量降低，反应速率也会降低，C不符合题意；D．增大体系压强，忽略体积变化，则气体浓度不变，化学反应速率不变，D不符合题意；答案选A。（3）为加速NaBH4水解，某研究小组开发了一种水溶性催化剂，当该催化剂足量、浓度一定且活性不变时，测得反应开始时生氢速率v与投料比[n(NaBH4)/n(H2O)]之间的关系，结果如图1所示。请解释ab段变化的原因________________________。【答案】随着投料比[n(NaBH4)/n(H2O)]增大，NaBH4的水解转化率降低【解析】随着投料比[n(NaBH4)/n(H2O)]增大，NaBH4的水解转化率降低，因此生成氢气的速率不断减小。（5）资源的再利用和再循环有利于人类的可持续发展。选用如下方程式，可以设计能自发进行的多种制备方法，将反应副产物偏硼酸钠(NaBO2)再生为NaBH4。(已知：△G是反应的自由能变化量，其计算方法也遵循盖斯定律，可类比△H计算方法；当△G＜0时，反应能自发进行。)I．II．III．请书写一个方程式表示NaBO2再生为NaBH4的一种制备方法，并注明______________。(要求：反应物不超过三种物质；氢原子利用率为。)【答案】【解析】结合题干信息，要使得氢原子利用率为100%，可由（2×反应III）-（2×反应Ⅱ+反应Ⅰ）得，。【例题5】（2019新课标I卷）硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。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：回答下列问题：（1）在95 ℃“溶侵”硼镁矿粉，产生气体在“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_________。（3）根据H3BO3的解离反应：H3BO3+H2OH++B(OH) 4，Ka=5.81×10 10，可判断H3BO3是_______酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是_______________。（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) NH3+NH4HCO3＝(NH4)2CO3(2) Fe2O3、Al2O3、SiO2 KSCN(3)一元弱转化为H3BO3，促进析出(4)2Mg2++2H2O+3CO32- =Mg(OH)2 MgCO3↓+2HCO3－（或2Mg2++H2O+2CO32－＝Mg(OH)2 MgCO3↓+CO2↑） 溶浸高温焙烧【解析】（1）根据流程图知硼镁矿粉中加入硫酸铵溶液产生的气体为氨气，用碳酸氢铵溶液吸收，反应方程式为：NH3+NH4HCO3=(NH4)2CO3；（2）滤渣I为不与硫酸铵溶液反应的Fe2O3、Al2O3、SiO2；检验Fe3+，可选用的化学试剂为KSCN；（3）由硼酸的离解方程式知，硼酸在水溶液中是通过与水分子的配位作用产生氢离子，而三价硼原子最多只能再形成一个配位键，且硼酸不能完全解离，所以硼酸为一元弱酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是将B(OH) 4转化为H3BO3，并促进H3BO3析出；（4）沉镁过程中用碳酸铵溶液与Mg2+反应生成Mg(OH)2 MgCO3，沉镁过程离子反应为：2Mg2++2H2O+3CO32-=Mg(OH)2 MgCO3↓+2HCO3-；母液加热分解后生成硫酸铵溶液，可以返回“溶浸”工序循环使用；碱式碳酸镁不稳定，高温下可以分解，故由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是高温焙烧。【例题6】（2015新课标I）硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如图所示：已知：硼酸为粉末状晶体，易溶于水，加热到一定温度可分解为无水物。回答下列问题：（1）写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式_____________________。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有（写两条）_____________________。（2）“浸渣”中还剩余的物质是：_______________（写化学式）。（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是____________。然后再调节溶液的pH约为5，目的是____________。（4）“粗硼酸”中的主要杂质是_______________（填名称）。（5）单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。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__________________。【答案】（1）Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3减小铁硼矿粉粒径、提高反应温度（2）SiO2和CaSO4（3）将Fe2+氧化为Fe3+使Al3+与Fe3+形成氢氧化物而除去（4）（七水）硫酸镁（5）2H3BO3B2O3+3H2O、B2O3+3Mg3MgO+2B【解析】（1）Mg2B2O5·H2O与硫酸反应生成硫酸镁和硼酸，化学方程式Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3；为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有：减小铁硼矿粉粒径、提高反应温度；（2）利用Fe3O4的磁性，可将其从“浸渣”中分离，“浸渣”中还剩余的物质是SiO2、CaSO4；（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是将Fe2+氧化为Fe3+。然后再调节溶液的pH约为5，目的是使Al3+与Fe3+形成氢氧化物而除去；（4）根据方程式Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3，反应中还生成硫酸镁，“粗硼酸”中的主要杂质是（七水）硫酸镁；（5）硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，硼酸受热分解，生成三氧化二硼，镁将硼还原，化学方程式：2H3BO3B2O3+3H2O、B2O3+3Mg3MgO+2B。【例题7】（ 2022湖南模拟）三氯化硼(BCl3)是一种重要的化工原料，实验室采用三氟化硼(BF3)与氯化铝(AlCl3)加热的方法制备BCl3，装置如下图所示（夹持装置及加热装置略）。已知：Ⅰ.三氟化硼(BF3)易与水反应；三氯化硼(BCl3)易潮解；三氯化铝(AlCl3)沸点低、易升华。Ⅱ.部分物质的沸点如下表所示。物质 BF3 BCl3 AlCl3沸点/℃ -101 12.5 180回答下列问题：（1）BF3中B的杂化方式为___________，AlCl3属于__________晶体。C中仪器a的名称为_______________。（2）将氟硼酸钾(KBF4)和硼酐(B2O3)一起研磨均匀加入A中的圆底烧瓶，滴大浓硫酸并加热，除产生气体外，还生成一种酸式盐，分别写出气体和酸式盐的化学式__________、______________。（3）实验开始时，两处加热装置应先加热___________（填“A"或“C”）。（4）装置B中盛放的是浓硫酸，其作用是_________________________________________。（5）装置D的作用是_____________________________。（6）C中2.50g无水氯化铝完全反应后，取下U形管并注入水，完全反应生成盐酸和硼酸(H3BO3是一元弱酸)，将所得溶液加水稀释到250mL，取10mL加入锥形瓶中滴入2滴酚酞淬用0.1000 mol·L-1的 NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液的体积为28.00 mL，则BCl3的产率为_____________%（保留四位有效数字）。【答案】（1）sp2分子球形冷凝管 （2）BF3 KHSO4 （3）A（4）干燥除水，观察气泡，控制气体流速 （5）冷凝收集BCl3 （6）93.45【解析】本实验的目的是采用三氟化硼(BF3)与氯化铝(AlCl3)加热的方法制备BCl3，装置A中利用氟硼酸钾(KBF4)、硼酐(B2O3)和浓硫酸反应制取BF3气体，经装置B中浓硫酸干燥后进入装置C与AlCl3反应，AlCl3易升华，所以用装置a冷凝回流，装置D中冷凝收集BCl3，为防止BCl3水解，装置E中盛放碱石灰吸收水蒸气，装置F处理尾气。（1）根据的沸点低、易升华，可以推断出AlCl3不是离子晶体而是分子晶体；（2）装置A中发生的反应为非氧化还原反应，且产生一种酸式盐，可判断酸式盐为KHSO4，气体为BF3（3）BCl3易水解，先加热A处，可以利用A处产生的BF3气体排除装置内空气，防止水蒸气干扰实验；（4）浓硫酸做干燥剂，同时也可以通过观察装置B中产生的气泡，控制气体流速；（5）装置D用冰水浴，作用应是冷凝收集BCl3；（6）2.50g无水氯化铝为，则理论上制取BCl3，BCl3和水反应的化学方程式为BCl3+3H2O══H3BO3+3HCl，所以得到的溶液中H3BO3和HCl的物质的量之比为1：3，10mL待测液共消耗0.1000mol/L×0.028L=0.0028mol，所以10mL待测液中含有0.0007mol H3BO3，250mL待测液中含有0.0175mol H3BO3，根据B元素守恒可知BCl3的物质的量为0.015mol，所以产率为。模型建构名师导学复习备考中，要以元素及其化合物的练习为基础，有机地结合元素周期表“位、构、性”的关系，总结归纳相应知识点，让学生充分认识到学科的特点，深化结构决定性质，性质反映结构的基本认知，加强学生知识迁移的能力。 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第34讲-硼及其化合物（学案）.docx 第34讲-硼及其化合物（练习）.docx 第34讲-硼及其化合物（课件）.pptx
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