新人教版高考化学一轮复习第3章金属及其重要化合物专题突破8硼及其重要化合物的性质学案

专题突破8　硼及其重要化合物的性质

1．硼单质

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，与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)。

(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。例如：。

1．(2019·高考全国卷Ⅰ，26，14分)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＋，可选用的化学试剂是________。

(3)根据H3BO3的解离反应：H3BO3＋H2OH＋＋B(OH)，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________________。

解析：(1)“溶浸”步骤产生的“气体”是NH3，用NH4HCO3溶液吸收NH3的化学方程式为NH3＋NH4HCO3===(NH4)2CO3。

(2)根据流程图可知，Fe2O3、Al2O3、SiO2不溶于(NH4)2SO4溶液，故“滤渣1”的主要成分有SiO2、Fe2O3、Al2O3；检验Fe3＋通常选用KSCN溶液。

(3)根据H3BO3的解离反应以及电离平衡常数，可判断H3BO3是一元弱酸；在调节pH至3.5之前B元素主要以B2O的形式存在，调节pH至3.5之后生成了H3BO3沉淀，由此可推断调节pH的目的是将B2O转化成H3BO3，促进析出。

(4)反应物有Mg2＋、CO，生成物有Mg(OH)2·MgCO3沉淀，再结合电荷守恒、原子守恒可写出反应的离子方程式；“沉镁”后的母液的主要成分为(NH4)2SO4，可供“溶浸”工序循环使用；Mg(OH)2、MgCO3在高温条件下均易分解生成MgO，故高温焙烧碱式碳酸镁可以制备轻质氧化镁。

答案：(1)NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3

(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3　KSCN

(3)一元弱　转化为H3BO3，促进析出

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

2．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－1Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液18.00 mL。滴定终点的现象为______________________________________________________________，该粗硼样品的纯度为________%。(提示：I2＋2S2O===2I－＋S4O)

(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%。

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＜