高考化学工艺流程中的新考点 硼及其化合物

高考化学工艺流程中的新考点---硼及其化合物

一、知识拓展

单质硼的性质

无定形和粉末状硼比较活泼，而晶态硼惰性较大。

（1）与非金属作用

无定形硼在室温下与F 2反应得到BF 3，加热时也能与O 2 、Cl 2、Br 2、S 和N 2反应，分别得到BCl 3、BBr 3、B 2S 3和BN （在1473K 以上）。它不与H 2作用。

2B + 3F 2

2BF 3 4B + 3O 2 2B 2O 3 （2）与酸的作用

它不与盐酸作用，仅被氧化性酸，如浓HNO 3、浓H 2SO 4和王水所氧化：

B + 3HNO 3

H 3BO 3 + 3NO 2↑ 2B + 3H 2SO 4

2H 3BO 3 + 3SO 2↑ （3）与强碱作用

无定形硼与NaOH 有类似硅那样的反应；有强氧化剂存在时与强碱共熔可得偏硼酸盐 ： 2B + 6NaOH 2Na 3BO 3 + 3H 2↑

2B + 2NaOH + 3KNO 32NaBO 2 + 3KNO 2+H 2O

(4)赤热下，与水蒸气反应，2B ＋6H 2O(g) =====△B(OH)3＋3H 2。

(5)高温下同金属反应生成金属硼化物。

2.硼的工业制法

①用浓碱溶液分离硼镁矿：Mg 2B 2O 5·5H 2O+2NaOH=2NaBO 2+2Mg （OH ）2↓＋3H 2O ②通CO 2调节碱度，分离出硼砂：

4NaBO 2＋CO 2＋10H 2O===Na 2B 4O 7·10H 2O ＋Na 2CO 3。

③用硫酸调节酸度，析出细溶解度更小的硼酸晶体：

Na 2B 4O 7＋H 2SO 4＋5H 2O===4H 3BO 3↓＋Na 2SO 4。

④加热、脱水：2H 3BO 3=====△

B 2O 3＋3H 2O 、

⑤用镁或铝还原成粗硼：B 2O 3＋3Mg=====△2B ＋3MgO

另外，用硫酸和硼镁矿一步制得硼酸：Mg 2B 2O 5·5H 2O ＋2H 2SO 4=====△2MgSO 4＋2H 3BO 3

3.氧化硼

B2O3的熔点为72OK，沸点为2523K；易溶于水，形成硼酸：B2O3 + 3H2O2H3BO3但遇热的水蒸气可生成易挥发的偏硼酸：B2O3 + H2O(g)2HBO2(g)

4.硼酸

（1）硼酸H3BO3为白色片状晶体，微溶于水，在热水中溶解度明显增大。

（2）H3BO3是一元弱酸，H3BO3＋H2O H＋＋[B(OH)4]－。

（3）与碱反应：

在碱性较弱的条件下则得到四硼酸盐：4H3BO3+2NaOH=Na2B4O7+7H2O

碱过量时，Na2B4O7转化为偏硼酸钠：NaBO2，Na2B4O7+2NaOH=4NaBO2+H2O

注意：与碱反应而得不到单个BO33-离子的盐。但反过来，在任何一种硼酸盐的溶液中加酸时，总是得到硼酸，因为硼酸的溶解度较小，它容易从溶液中析出。

（4）H3BO3受热时会逐渐脱水，首先生成偏硼酸(HBO2)，继续升温可进一步脱水生成四硼酸(H2B4O7)，更高温度时则转变为硼酸的酸酐(B2O3)。

5.乙硼烷

乙硼烷B2H6受热容易分解，它的热分解产物很复杂，有B4H10、B5H9、B5H11和B10H14等，控制不同条件，可得到不同的主产物。如：2B2H6 B4H10 + H2

遇水立即发生水解：B2H6 + 6H2O2H3BO3↓+ 6H2↑

乙硼烷制取万能还原剂：B2H6 + 2NaH2NaBH4

二、高考回放

1．[2019新课标Ⅰ]硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿（含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_________。

（2）“滤渣1”的主要成分有_________。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+离子，可选用的化学试剂是_________。

（3）根据H3BO3的解离反应：H3BO3+H2O H++B(OH)−4，K a=5.81×10−10，可判断H3BO3是______酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是_____________

__。

（4）在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为__________，母液经加热后可返回___________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是______

___。

【答案】（1）NH4HCO3+NH3(NH4)2CO3

（2）SiO2、Fe2O3、Al2O3KSCN

（3）一元弱转化为H3BO3，促进析出

（4）2Mg2++3CO32-+2H2O Mg(OH)2·MgCO3↓+2HCO3-

（或2Mg2++2CO32-+H2O Mg(OH)2·MgCO3↓+CO2↑）溶浸高温焙烧2．【2015安徽卷】（14分）硼氢化钠（NaBH4）在化工等领域具有重要的应用价值，某研究小组采用偏硼酸钠NaBO2为主要原料制备NaBH4，其流程如下：

已知：NaBH4常温下能与水反应，可溶于异丙酸（沸点：13℃）。

（1）在第①步反应加料之前，需要将反应器加热至100℃以上并通入氩气，该操作的目的是_____，原料中的金属钠通常保存在____中，实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有_____，_____，玻璃片和小刀等。

（2）请配平第①步反应的化学方程式：

□NaBO2+□SiO2+□Na+□H2==□NaBH4+□Na2SiO3

（3）第②步分离采用的方法是______；第③步分离（NaBH4）并回收溶剂，采用的方