Question

4．硼酸（H₃BO₃）是生產其它硼化物的基本原料．
（1）已知H₃BO₃的電離常數為5.8×10^-10，H₂CO₃的電離常數為K₁=4.4×10^-7、K₂=4.7×10^-11．向盛有飽和硼酸溶液的試管中，滴加0.1mol/L Na₂CO₃溶液，不能（填“能”或“不能”）觀察到氣泡逸出．
（2）已知H₃BO₃與足量NaOH溶液反應的離子方程式為H₃BO₃+OH^-=B（OH）-4，寫出硼酸的電離方程式H₃BO₃+H₂O?B（OH）₄^-+H⁺．
（3）硼酸和甲醇在濃硫酸存在下生成B（OCH₃）₃，B（OCH₃）₃可與NaH反應制得易溶于水的強還原劑硼氫化鈉（NaBH₄）．
①寫出生成B（OCH₃）₃的化學方程式H₃BO₃+3CH₃OH$\stackrel{濃硫酸}{?}$B（OCH₃）₃+3H₂O，其反應類型為取代反應．
②NaBH₄中氫元素的化合價為，寫出生成NaBH₄的化學方程式．
③用NaBH₄和過氧化氫可以設計成一種新型堿性電池．該電池放電時，每摩爾NaBH₄釋放8mole^-．寫出這種電池放電反應的離子方程式BH₄^-+4H₂O₂=BO₂^-+6H₂O．
（4）H₃BO₃可以通過電解的方法制備．工作原理如圖所示（陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過）．

①寫出陽極的電極反應式4OH^--e^-=2H₂O+O₂↑．
②分析產品室可得到H₃BO₃的原因陽極室的H⁺穿過陽膜擴散至產品室，原料室的B（OH）₄^-穿過陰膜擴散至產品室，二者反應生成H₃BO₃．

Answer 1

分析 （1）根據強酸制弱酸的反應原理分析解答；
（2）由信息可知為一元酸，H₃BO₃電離除生成B（OH）₄^-外還生成H⁺；
（3）①硼酸和甲醇在濃硫酸存在下生成B（OCH₃）₃，所以方程式為：H₃BO₃+3CH₃OH$\stackrel{濃硫酸}{?}$B（OCH₃）₃+3H₂O；基團OCH₃代替B（OH）₃結構中OH基團；
②根據化合價代數和為0，鈉+1價，B元素+3價，所以氫元素是-1價，由B（OCH₃）₃可與NaH反應制得易溶于水的強還原劑硼氫化鈉（NaBH₄），所以方程式為：B（OCH₃）₃+4NaH=NaBH₄+3CH₃ONa；
③1mol過氧化氫得到2mol的電子，所以1molNaBH₄在負極放電，正極要4mol的過氧化氫，所以總放電反應的離子方程式為：BH₄^-+4H₂O₂=BO₂^-+6H₂O；
（4）①根據陽極中陰離子為B（OH）₄^-和氫氧根離子判斷放電能力強弱，所以氫氧根離子放電；
②根據圖示“四室電滲析法”工作原理分析產品室可得到H₃BO₃的原因．

解答 解：（1）H₃BO₃的電離常數為5.8×10^-10，H₂CO₃的電離常數為K₁=4.4×10^-7，因5.8×10^-10＜4.4×10^-7，所以不能觀察到氣泡逸出，
故答案為：不能；
（2）硼酸電離出四羥基和硼酸根和氫離子，方程式為：H₃BO₃+H₂O?B（OH）₄^-+H⁺，
故答案為：H₃BO₃+H₂O?B（OH）₄^-+H⁺；
（3）①硼酸和甲醇在濃硫酸存在下生成B（OCH₃）₃，所以方程式為：H₃BO₃+3CH₃OH$\stackrel{濃硫酸}{?}$B（OCH₃）₃+3H₂O；基團OCH₃代替B（OH）₃結構中OH基團，所以是取代反應，
故答案為：H₃BO₃+3CH₃OH$\stackrel{濃硫酸}{?}$B（OCH₃）₃+3H₂O；取代反應；
②根據化合價代數和為0，鈉+1價，B元素+3價，所以氫元素是-1價，由B（OCH₃）₃可與NaH反應制得易溶于水的強還原劑硼氫化鈉（NaBH₄），所以方程式為：B（OCH₃）₃+4NaH=NaBH₄+3CH₃ONa，
故答案為：-1；B（OCH₃）₃+4NaH=NaBH₄+3CH₃ONa；
③1mol過氧化氫得到2mol的電子，所以1molNaBH₄在負極放電，正極要4mol的過氧化氫，所以總放電反應的離子方程式為：BH₄^-+4H₂O₂=BO₂^-+6H₂O，
故答案為：BH₄^-+4H₂O₂=BO₂^-+6H₂O；
（4）①根據陽極中陰離子為B（OH）₄^-和氫氧根離子判斷放電能力強弱，所以氫氧根離子放電，電極反應式為：4OH^--e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案為：4OH^--e^-=2H₂O+O₂↑；
②產品室可得到H₃BO₃的原因是因為：陽極室的H⁺穿過陽膜擴散至產品室，原料室的B（OH）₄^-穿過陰膜擴散至產品室，二者反應生成H₃BO₃，
故答案為：陽極室的H⁺穿過陽膜擴散至產品室，原料室的B（OH）₄^-穿過陰膜擴散至產品室，二者反應生成H₃BO₃．

點評 本題考查了電離方程式的書寫、化學方程式書寫、電化學等知識，題目難度中等，試題涉及的知識點較多，充分考查了學生對所學知識的掌握情況．