Question

【题目】硼元素在自然界主要以硼酸．硼酸盐和硼硅酸盐存在．请回答下列问题：

（1）硼元素是ⅢA族的第一个元素，原子结构示意图为 ， 天然硼元素有两种稳定同位素10B、11B，其相对原子质量分别为10和11，它们的相对丰度分别为20%和80%，硼元素的平均相对质量为 ．
（2）硼酸（H3BO3）是一元弱酸，工业上用硼砂（Na2B4O710H2O）制备硼酸晶体的流程如图甲：
不同温度下硼酸的溶解度见下表：

温度/℃	0	20	40	60	80
溶解度/g	2.7	5.0	8.7	14.8	23.8

①写出硼砂溶液和稀硫酸反应的离子方程式 ．
②上述流程中获得粗硼酸晶体的操作Ⅰ为、过滤，进一步将粗硼酸晶体提纯的方法是 ．
③25℃时0.1mol/L硼酸溶液的pH约为5.1，则其电离常数K约为 ．
（3）硼酸在加热过程中发生分解的失重曲线如图乙所示．
①硼酸从开始加热到107℃时，发生反应的化学方程式为 ．
②硼酸加热到160℃得到的固体的化学式为 ． （B元素的相对原子质量按11计算）
（4）NaBH4由于H元素显﹣1价，具有强还原性，是有机化学上的万能还原剂．在碱性条件下电解NaBO2溶液可以制得NaBH4 ， 其反应方程式为NaBO2+2H2O=2O2↑+NaBH4 ， 则阴极反应式为 ．

Answer 1

【答案】
（1）；10.8
（2）5H2O+B4O72﹣+2H+=4H3BO3；降温结晶（冷却热饱和溶液）；重结晶；10﹣9.2
（3）H3BO3═HBO2+H2O；H2B4O7
（4）BO2﹣+6H2O+8e﹣=BH4﹣+8OH﹣
【解析】解：（1）硼的核电荷数=核外电子总数=5，其原子结构示意图为： ；天然硼元素有两种稳定同位素10B、11B，其相对原子质量分别为10和11，它们的相对丰度分别为20%和80%，则硼元素的平均相对质量为：10×20%+11×80%=10.8，
所以答案是： ； 10.8；（2）①硼砂溶液中溶质为Na2B4O710H2O，与稀硫酸反应生成H3BO3和硫酸钠，反应的离子方程式为：5H2O+B4O72﹣+2H+=4H3BO3 ，
所以答案是：5H2O+B4O72﹣+2H+=4H3BO3； ②根据表中硼酸的溶解度可知，硼酸受温度的影响较大，可以通过降低温度的方法分离出硼酸，则上述流程中获得粗硼酸晶体的操作Ⅰ为降温结晶（冷却热饱和溶液）、过滤，若进一步将粗硼酸晶体提纯，可以通过重结晶的方法完成，所以答案是：降温结晶（冷却热饱和溶液）；重结晶；③25℃时0.1mol/L硼酸溶液的pH约为5.1，则该溶液中氢离子浓度为：c（H+）=10﹣5.1mol/L，c（H2BO3﹣）≈c（H+）=10﹣5.1mol/L，由于硼酸的电离程度较小，则0.1mol/L硼酸溶液中未电离的硼酸浓度约为0.1mol/L，所以硼酸的电离平衡常数为：K= =10﹣9.2 ， 所以答案是：10﹣9.2；（3）①2.48g硼酸的物质的量为： =0.04mol，107℃时减少的固体质量为：2.48g﹣1.76g=0.72g，减少部分应该为水的质量，减少的水的物质的量为： =0.04mol，则1分子硼酸失去1分子水，所以该过程中反应的方程式为：H3BO3═HBO2+H2O，
所以答案是：H3BO3═HBO2+H2O；②剩余固体从107℃加热到160℃时，减少水的质量为：1.76g﹣1.58g=0.18g，其物质的量为： =0.01mol，0.04mol HBO2中含有0.04molH、0.04molB和0.08molO，失去0.01mol水后得到的固体中含有：0.02molH、0.04molB和0.07molO，则H、B、O原子数之比为：2：4：7，则反应后固体的化学式为：H2B4O7 ，
所以答案是：H2B4O7；（4）总反应为NaBO2+2H2O=2O2↑+NaBH4 ， 电解过程中阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，则阴极H2O得到电子与BO2﹣结合生成BH4﹣和氢氧根离子，阴极的电极反应式为：BO2﹣+6H2O+8e﹣=BH4﹣+8OH﹣ ， 所以答案是：BO2﹣+6H2O+8e﹣=BH4﹣+8OH﹣ ．