Question

第ⅢA元素也称为硼族元素，除硼外其余均为金属元素。硼的应用非常广泛，可用于原子反应堆和高温技术，甚至可用来制作火箭中所用的某些结构材料。

(1)硼元素位于元素周期表第__________周期。铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为_________________________。

(2)氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料，以天然硼砂(主要成分为Na₂B₄O₇·10H₂O)为起始物，经过一系列反应可以得到BN、B和BF₃等。

①反应a的化学方程式为________，为了加快反应a的化学反应速率可采取的措施有_____________(回答一条即可)。

②生成BN的化学反应_________(填“是”或“不是”)氧化还原反应。

③由B₂O₃制硼时所得到的产品不纯，主要含有的杂质为____________。

(3)有一类硼烷形似鸟巢，故称为巢式硼烷，如下有三种巢式硼烷的结构：

①根据五硼烷和六硼烷的化学式，推测十硼烷的化学式为_____________ 。

②已知：B₆H₁₀＋O₂→B₂O₃＋H₂O(未配平)，每1 mol B₆H₁₀完全燃烧时转移__________mol电子。

(4)NaBH₄被称为“万能还原剂”，近年来常用NaBH₄与过氧化氢构建一种新型碱性电池，如图所示；则该电池放电时的负极反应式为___________，正极附近溶液的pH会___________。(填“增大”、“减小”或“不变”)。

Answer

二 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ Na2B4O7·10H2O+H2SO4=Na2SO4+4H3BO3+5H2O 加热、粉碎硼砂等(合理即可) 不是 氧化镁(或氧化铝) B10H14 28 BH4−−8e−+8OH−═BO2−+6H2O 增大

【解析】

(1)根据硼元素的核外电子排布确定在周期表的位置。铝与氢氧化钠溶液反应偏铝酸钠和氢气；

(2) ①由图可知，a发生的反应为Na2B4O7·10H2O和硫酸反应生成硼酸、硫酸钠和水；加快反应a的化学反应速率可采取的措施有加热、粉碎硼砂等方法。

②依据同周期从左到右电负性依次增强，判断电负性强弱，根据电负性强弱确定得失电子能力强弱，进而判断化合价，确定反应类型；

③根据B2O3与镁或铝反应生成的产物判断杂质；

(3)①由这前两个硼烷的分子式可知公差为BH；

②配平方程式，根据氧元素化合价降低，可以求得1molB6H10转移电子数；

(4)如图正极是阳离子流向的一极，即过氧化氢所在的一极，发生还原反应，负一价的氧得电子生成氧负离子，跟水结合成氢氧根离子，溶液的pH增大，负极发生还原反应，注意是碱性介质。

(1)硼元素为5号元素，原子结构示意图，则硼原子在元素周期表第二周期；铝与氢氧化钠溶液反应偏铝酸钠和氢气，离子反应方程式为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；

(2) ①由图可知，a发生的反应为Na2B4O7·10H2O和硫酸反应生成硼酸、硫酸钠和水，Na2B4O7·10H2O生成H3BO3过程中，B元素的化合价均为+3价，未发生氧化还原反应，符合强酸制弱酸的原理，化学反应方程式为：Na2B4O7·10H2O+H2SO4=Na2SO4+4H3BO3+5H2O；加快反应a的化学反应速率可采取的措施有加热、粉碎硼砂等方法。

②B和N为同周期元素，同周期从左到右电负性依次增强，所以电负性N>B，电负性越强，得电子能力越强，则B和N形成的化合物BN中B为正价，N为负价，B第ⅢA族元素，为+3价，N为-3价，B2O3中B为+3价，则B2O3与NH3反应生成BN的反应中未发生元素化合价变化，不是氧化还原反应；

③B2O3与镁或铝反应生成氧化镁(或氧化铝)和硼单质，氧化镁(或氧化铝)都为固体，则主要含有的杂质为氧化镁(或氧化铝)；

(3)①由这前两个硼烷的分子式可知公差为BH，即每增加一个硼原子的同时增加一个氢原子，所以通式为BnHn+4(n>1的整数)，则十硼烷的化学式为：B10H14；

②配平方程式：B6H10＋7O2=3B2O3＋5H2O，1molB6H10完全反应需要7mol O2，氧元素化合价由0价降低为−2价，所以1mol B6H10完全反应转移电子的物质的量=7mol×2×2=28mol；

(4)如图正极是阳离子流向的一极，即过氧化氢所在的一极，发生还原反应，负一价的氧得电子生成O2-，跟水结合成氢氧根离子，溶液的pH增大；负极发生还原反应，注意是碱性介质，电极反应式为：BH4−−8e−+8OH−═BO2−+6H2O。