Question

11．硼酸（H₃BO₃）大量应用与玻璃工业，可以改善玻璃制品的耐热、透明性能，提高其机械强度．
（1）硼酸加热至300℃时，分解得到相应的氧化物．该反应的化学方程式是2H₃BO₃$\frac{\underline{\;300℃\;}}{\;}$B₂O₃+3H₂O．
（2）硼酸在水溶液中存在如下反应：
H₃BO₃（aq）+H₂O（l）?[B（OH）₄]^-（aq）+H⁺（aq）    K_a=5.72×10^-10 （25℃）
①在实验室中，如不慎将NaOH溶液沾到皮肤上时，应用大量水冲洗并涂上硼酸．硼酸与NaOH溶液反应的离子方程式是H₃BO₃+OH^-=BO₂^-+2H₂O．
②25℃时，将浓度为0.1mol/L硼酸溶液加水不断稀释，下列各量始终保持增大的是CD．
A．c（H⁺）    B．K_a（H₃BO₃）   C．$\frac{{c（O{H^-}）}}{{c（{{[B（OH{）_4}]}^-}）}}$D．$\frac{{c（{H^+}）}}{{c（{H_3}B{O_3}）}}$
③25℃时，0.175mol/L硼酸溶液的pH=5．
（3）已知25℃时，K_a（HClO）=3×10^-8，K_a（CH₃COOH）=1.75×10^-5．
25℃时，pH与体积均相等的H₃BO₃、HClO、CH₃COOH溶液分别于0.5mol/L NaOH溶液反应，恰好完全中和时消耗NaOH溶液的体积分别为V₁、V₂、V₃，则V₁、V₂、V₃由大到小的顺序是V₁＞V₂＞V₃．

Answer 1

分析 （1）硅酸加热分解生成氧化物和水，根据对角线规则书写方程式；
（2）①硼酸是酸，能和碱发生中和反应；
②将浓度为0.1mol/L硼酸溶液加水不断稀释，电离平衡右移，电离出H⁺、[B（OH）₄]^-的物质的量增多，但浓度变小，结合电离平衡常数的表达式K=$\frac{c（[B（OH）_{4}]^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（{H}_{3}B{O}_{3}）}$来分析．
③c（H⁺）=$\sqrt{K•C（{H}_{3}}B{O}_{3}）$；
（3）根据25℃时，K_（H₃BO_3）=5.72×10^-10，K_a（HClO）=3×10^-8，K_a（CH₃COOH）=1.75×10^-5，可知酸性CH₃COOH＞HClO＞H₃BO₃，酸性越弱，电离程度越小，当pH相同时，其物质的量浓度越大，据此分析．

解答 解：（1）加热条件下，硅酸分解生成二氧化硅和水，根据对角线规则知，硼酸分解生成氧化硼和水，反应方程式为2H₃BO₃ $\frac{\underline{\;300℃\;}}{\;}$B₂O₃+3H₂O，
故答案为：2H₃BO₃ $\frac{\underline{\;300℃\;}}{\;}$B₂O₃+3H₂O；
（2）①硼酸是酸，能和碱发生中和反应生成盐和水，所以和氢氧化钠反应离子方程式为H₃BO₃+OH^-=BO₂^-+2 H₂O，故答案为：H₃BO₃+OH^-=BO₂^-+2 H₂O；   
②A．将浓度为0.1mol/L硼酸溶液加水不断稀释，电离平衡右移，电离出H⁺的物质的量增多，但c（H⁺）变小，且最后不变，故A错误；
B．K_a（H₃BO₃）只受温度的影响，加水稀释，K不变，故B错误；
C、加水稀释，c（[B（OH）₄]^-）一直变小，c（H⁺）先变小后几乎不变，故c（OH^-）先变大后几乎不变，则$\frac{{c（O{H^-}）}}{{c（{{[B（OH{）_4}]}^-}）}}$一直变大，故C正确；
D．加水稀释，c（[B（OH）₄]^-）变小，而电离平衡常数的表达式K=$\frac{c（[B（OH）_{4}]^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（{H}_{3}B{O}_{3}）}$不变，故$\frac{{c（{H^+}）}}{{c（{H_3}B{O_3}）}}$变大，故D正确．
故选CD．
③25℃时，0.175mol/L硼酸溶液中K=$\frac{c（[B（OH）_{4}]^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（{H}_{3}B{O}_{3}）}$，而c（[B（OH）₄]^-）=c（H⁺），故c（H⁺）=$\sqrt{K•C（{H}_{3}}B{O}_{3}）$=$\sqrt{5.72×1{0}^{-10}×0.175}$=10^-5mol/L，则pH=5，故答案为：5；
（3）根据25℃时，K_（H₃BO_3）=5.72×10^-10，K_a（HClO）=3×10^-8，K_a（CH₃COOH）=1.75×10^-5，可知酸性CH₃COOH＞HClO＞H₃BO₃，酸性越弱，电离程度越小，当pH相同时，其物质的量浓度越大，故c（H₃BO₃）＞c（HClO）＞c（CH₃COOH），由于等体积，则物质的量关系为n（H₃BO₃）＞n（HClO）＞n（CH₃COOH），故消耗氢氧化钠的体积大小关系为V₁＞V₂＞V₃，故答案为：V₁＞V₂＞V₃．

点评 本题考查了弱电解质的电离，明确酸的电离平衡常数与酸性强弱、酸根离子水解能力的关系是解本题关键，难度中等．