Question

【題目】硼（B）可形成 H3BO3、NaBH4 、NaBO2等化合物，用途廣泛。

（1）H3BO3 為一元弱酸，可由硼砂（Na2B4O7﹒10H2O）與鹽酸加熱反應(yīng)制得。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________。 常溫下 0.1 mol·L-1的H3BO3溶液 pH 約為5.0，則H3BO3的電離常數(shù)Ka約為____。

（2）在恒容密閉容器中發(fā)生儲(chǔ)氫反應(yīng)：BPO4(s)+4Na(s)+ 2H2(g)Na3PO4(s) + NaBH4(s) ΛH<0

下圖為NaBH4產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線：

①反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，下列有關(guān)敘述正確的是_____。（填標(biāo)號(hào)）

A．生成1mol NaBH4只需1mol BPO4、4mol Na和2 mol H2

B．若向容器內(nèi)通入少量H2，則v（放氫）< v（吸氫）

C．升高溫度，放氫速率加快，重新達(dá)到平衡時(shí)容器壓強(qiáng)增大

D．降低溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)減小

②NaBH4的產(chǎn)率在 603K之前隨溫度升高而增大的原因是___________________。

（3）NaBH4可水解放出氫氣，反應(yīng)方程式為：NaBH4 + 2H2O＝NaBO2 + 4H2↑。

① t1/2為NaBH4水解的半衰期（水解一半所需要的時(shí)間，單位為分鐘）。lgt1/2隨 pH和溫度的變化如圖所示。在酸性條件下，NaBH4不能穩(wěn)定存在，原因是_____（用離子方程式表示）；T1__T2。（填“ >” 或“ <”）

②用H2制備H2O2的一種工藝簡(jiǎn)單、能耗低的方法， 反應(yīng)原理如下圖所示�？偡磻�(yīng)的化學(xué)方程式為___________。

Answer 1

【答案】Na2B4O7·l0H2O +2HC14H3BO3+2NaCl+5H2O 1.0× 10-9 BC 反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，溫度升高，反應(yīng)速率加快 BH4- +H++3H2O=H3BO3+4H2↑ < H2+O2 H2O2

【解析】

（1）一元弱酸電離常數(shù)為達(dá)到平衡時(shí)，溶液所電離生成的各種離子濃度的乘積跟溶液中未電離的分子濃度的比。

（2）掌握外界條件溫度和濃度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響，即可解題。

（3）溫度越低，反應(yīng)越慢，t1/2越大。根據(jù)圖示分析出pH相同的時(shí)候所對(duì)應(yīng)的lgt1/2越大，t1/2越大。

（1）Na2B4O7﹒10H2O與鹽酸加熱反應(yīng)生成H3BO3、NaCl和H2O。因此答案為Na2B4O7·l0H2O +2HC14H3BO3+2NaCl+5H2O。H3BO3為一元弱酸，電離方程式為H3BO3H++H2BO3-，根據(jù)電離常數(shù)的定義可知Ka===1.0×10-9。

（2）①A．該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，1mol BPO4、4mol Na和2 mol H2不可能完全反應(yīng)轉(zhuǎn)化為1mol NaBH4，故A錯(cuò)誤。

B．若向容器內(nèi)通入少量H2，增加反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，則v（放氫）< v（吸氫）。故B正確。

C．升高溫度，正逆反應(yīng)速率都加快，升高溫度反應(yīng)向吸熱反應(yīng)即放氫方向進(jìn)行，重新達(dá)到平衡時(shí)容器壓強(qiáng)增大，故C正確。

D．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度降低，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，平衡常數(shù)變大，故D錯(cuò)誤。本題選BC。

②NaBH4的產(chǎn)率在 603K之前隨溫度升高而增大是因?yàn)榉磻?yīng)沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)，溫度升高，反應(yīng)速率加快。

（3）①根據(jù)NaBH4水解的化學(xué)方程式可知BH4-中H顯-1價(jià)，和水電離的H+發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成H2。在酸性條件下BH4-和H+發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成H2，離子方程式為BH4- +H++3H2O=H3BO3+4H2↑。t1/2越大lg t1/2越大，pH相同的時(shí)候T1對(duì)應(yīng)的lg t1/2大，也就是T1時(shí)水解的半衰期長(zhǎng)，反應(yīng)速率慢，溫度低，T1＜T2。

②根據(jù)圖示可知Pd和［PdCl2O2］2-為中間產(chǎn)物，［PdCl4］2-為催化劑，反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2+O2H2O2。