Question

【題目】硼酸(H3BO3)是有重要用途的一元弱酸。請回答下列問題：

(1)單質硼溶于熱的濃硝酸可以生成硼酸，該反應的化學方程式為___________。

(2)利用鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)制硼酸，已知天然的Fe3O4不溶于酸。生產硼酸的工藝流程如下：

①“浸渣”主要成分的化學式為_____________。

②“凈化除雜”：濾液保持一定溫度，需先加H2O2溶液，然后再調節溶液的pH=5.6。溫度不宜過高的原因是___________。調節溶液的pH=5.6的主要目的是___________。

[已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39]， Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，

[已知：Ksp[Fe(OH)2]=4.7×10-6]， Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12，

(3)硼酸也可以通過電解方法制備。工作原理如圖所示。

①寫出陽極的電極反應式___________________。

②a膜或b膜為陽離子交換膜的是________；陰極室溶液的濃度________(填“變大”、“不變”、“變小”)。

(4)寫出一定條件下硼酸與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式_________________________。

Answer 1

【答案】B+3HNO3H3BO3+3NO2↑ SiO2、Fe3O4 溫度過高使H2O2分解 使Fe3+、Al3+完全形成氫氧化物沉淀 2H2O-4e-=O2↑+4H+ a膜 變大 NaOH+H3BO3=NaB(OH)4

【解析】

（1）B與濃硝酸的反應類似于C與濃硝酸的反應；

（2）根據反應流程分析，硫酸浸出剩余物質只有Fe3O4和SiO2，其余物質均變為對應離子，凈化除雜過程主要將溶液中的Fe2+、Fe3+、Al3+均轉化為沉淀，利用溶度積的差異可以通過緩慢提高pH實現雜質離子的去除。

（3）根據電源情況判斷左邊為陽極，右邊為陰極，依據電化學相關知識作答。

（1）單質硼溶于熱的濃硝酸可以生成硼酸，方程式為：B+3HNO3H3BO3+3NO2↑；

（2）①反應的原料中除了SiO2、Fe3O4之外，其余物質均可以與硫酸反應生成對應的離子，故“浸渣”主要成分為：SiO2、Fe3O4；②H2O2受熱易分解為水和氧氣，故溫度不宜過高，調節pH為5.6的目的是使Fe3+、Al3+完全形成氫氧化物沉淀，故答案為：①溫度過高使H2O2分解；②使Fe3+、Al3+完全形成氫氧化物沉淀；

（3）①陽極室溶液為稀硫酸，石墨電極為惰性電極，陽極應該是溶液中的水失電子生成氧氣，電極反應為：2H2O-4e-=O2↑+4H+；②溶液中的陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動，故a膜為陽離子交換膜，陰極室發生得電子的還原反應：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，有OH-生成，溶液的pH增大，故答案為：①2H2O-4e-=O2↑+4H+；②a膜；變大；

（4）硼酸與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式：NaOH+H3BO3=NaB(OH)4