专题十一 第三讲 主族金属——硼及其化合物（含解析）2026届高中化学大一轮复习讲义

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硼及其化合物
【核心知识梳理】
1．硼(B)的原子结构——5B
电子排布式 1s22s22p1
简化电子排布式 [He]2s22p1
原子结构示意图
电子排布图(轨道表示式)
价层电子排布式 2s22p1
周期表中的位置 第二周期第ⅢA族
2．硼
硼单质有晶体硼和无定形硼两种，晶体硼相当稳定(惰性较大)，无定形和粉末状硼比较活泼
(1)与非金属反应
无定形硼在室温下与F2反应得到BF3，加热(或高温)时也能与O2 、Cl2、Br2、S和N2反应，分别得到BCl3、 BBr3、
B2S3和BN(在1473K以上)，但不与H2作用
2B＋3F2===2BF3 4B＋3O2 2B2O3 2B＋N22BN
(2)与酸的反应：不与盐酸作用，能与热的浓硫酸或浓硝酸反应
2B＋3H2SO4(浓)2H3BO3＋3SO2↑ B＋3HNO3(浓)H3BO3＋3NO2↑
(3)与强碱反应：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
①硼和NaOH溶液反应生成NaBO2(或Na[B(OH)4])和H2
2B＋2NaOH＋2H2O===2NaBO2＋3H2↑或2B＋2NaOH＋6H2O===2Na[B(OH)4]＋3H2↑
②强氧化剂(KNO3)时：2B＋2NaOH＋3KNO32NaBO2＋3KNO2＋H2O
(4)与水蒸气反应：2B＋6H2O(g)2B(OH)3＋3H2
(5)高温下同金属反应生成金属硼化物
3．氧化硼(B2O3)
易溶于水，形成硼酸： B2O3＋3H2O===2H3BO3
遇热的水蒸气可生成易挥发的偏硼酸：B2O3＋H2O(g)===2HBO2(g)
4．硼酸(H3BO3)
(1)物理性质：白色片状晶体，微溶于水，在热水中溶解度明显增大。
(2)结构特点：电子式为，B最外层有6个电子，属于缺电子原子。硼酸溶于水时，水电离出的OH－中的O提供孤电子对与B提供的空轨道形成配位键，故硼酸的解离反应为H3BO3＋H2OH＋＋[B(OH)4]－，H3BO3为一元弱酸
(3)化学性质
①与碱反应
a．在碱性较弱的条件下则得到四硼酸盐：4H3BO3＋2NaOH===Na2B4O7＋7H2O
b．碱过量时，Na2B4O7转化为偏硼酸钠(NaBO2)：Na2B4O7＋2NaOH===4NaBO2＋H2O
【微点拨】与碱反应而得不到单个BO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
②H3BO3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(B2H6)
(1)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
(2)遇水立即发生水解：B2H6＋6H2O===2H3BO3↓＋6H2↑
(3)乙硼烷制取万能还原剂：B2H6＋2NaH===2NaBH4
6．硼氢化钠(NaBH4)
(1)结构特点：电子式为，结构式为
(2)NaBH4中的H为－1价，具有还原性，故其可用作醛类、酮类和酰氯类的还原剂
7．硼砂(Na2B4O7·10H2O)
(1)制备：将偏硼酸钠溶于水形成较浓溶液，然后通入CO2调节pH，浓缩结晶分离出硼砂
4NaBO2＋CO2＋10H2O===Na2B4O7·10H2O＋Na2CO3
(2)将硼砂溶于水，用硫酸溶液调节pH，可析出溶解度小的硼酸晶体
Na2B4O7＋H2SO4＋5H2O===4H3BO3↓＋Na2SO4
8．工业制取硼及其化合物的转化关系
(1)转化关系
(2)相应步骤涉及的反应
①硼镁矿与烧碱溶液反应生成可溶于水的偏硼酸钠(NaBO2)和Mg(OH)2：
2MgO·B2O3＋2NaOH＋H2O===2NaBO2＋2Mg(OH)2↓
向偏硼酸钠溶液中通入CO2使NaBO2转化成硼砂：4NaBO2＋CO2＋10H2O===Na2B4O5(OH)4·8H2O＋Na2CO3
②将硼砂与硫酸反应，得到硼酸：Na2B4O5(OH)4·8H2O＋H2SO4===4H3BO3＋Na2SO4＋5H2O
③硼酸加热分解得到氧化硼：2H3BO3B2O3＋3H2O
④用镁或铝还原B2O3制得硼：B2O3＋3Mg3MgO＋2B
⑤硼和NaOH溶液反应生成NaBO2(或Na[B(OH)4])和H2：
2B＋2NaOH＋2H2O===2NaBO2＋3H2↑或2B＋2NaOH＋6H2O===2Na[B(OH)4]＋3H2↑
【微点拨】用硫酸和硼镁矿一步制得硼酸：Mg2B2O5·5H2O＋2H2SO42MgSO4＋2H3BO3　
【巩固练习】
1．NaBH4与FeCl3反应可制取纳米铁：2FeCl3＋6NaBH4＋18H2O===2Fe＋6NaCl＋6H3BO3＋21H2↑，下列说法正确的是(　　)
A．该反应中氧化剂只有FeCl3
B．NaBH4的电子式为
C．NaBH4不能与水发生反应
D．该反应中每生成1 mol Fe转移电子3 mol
2．轻质氧化镁和硼酸(H3BO3)都是重要的化工原料，可采用硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸和轻质氧化镁，其工艺流程如图，下列叙述错误的是(　　)
A．Fe2O3、Al2O3都不能溶于(NH4)2SO4溶液
B．进入“吸收”工序中的气体为NH3
C．若“过滤2”时调节溶液的碱性越强得到的硼酸越多
D．“沉镁”中得到的母液经加热后可返回“溶浸”工序循环使用
3．硼氢化钠(NaBH4)具有强还原性，在工业生产上广泛用于非金属及金属材料的化学镀膜、贵金属回收、工业废水处理等。工业上采用的Bayer法制备NaBH4通常分两步(如图)。下列说法错误的是(　　)
A．用B2O3代替Na2B4O7也可制得NaBH4
B．两步的总反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
C．将SiO2粉碎能增大得到熔体的速率
D．由图可知该工艺过程中无污染性物质产生，符合绿色化学理念
4．用硼镁矿(主要成分为2MgO·B2O3·H2O，含SiO2、CaCO3、铁和铝的氧化物等杂质)生产硼酸并回收硫酸镁的工艺流程如图。下列叙述不正确的是(　　)
A．滤渣1的主要成分为SiO2、CaSO4
B．试剂a可选用MgO
C．滤渣2仅含Fe(OH)3
D．母液经系列操作分离出晶体后，乙醇洗涤干燥可得MgSO4·H2O
5．工业上以硼镁矿（主要成分为2MgO·B2O3·H2O，还含有少量Fe2O3、FeO、CaCO3、Al2O3和SiO2等）为原料生产硼酸晶体的工艺流程如图所示。下列说法错误的是（　C　）
已知：①H3BO3的溶解度随温度的升高显著增大
②Fe3＋、Fe2＋、Al3＋和Mg2＋以氢氧化物的形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、9.7、5.2和12.4
A．“浸取”时要分批慢慢加入稀硫酸
B．“热过滤”的目的是防止温度降低时H3BO3从溶液中析出
C．“除杂”时需向“浸出液”中依次加入H2O2和NaOH溶液，以除去Fe2＋、Fe3＋、Al3＋等杂质离子
D．“母液”中的溶质主要是硫酸镁
6．(2019 全国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) ，Ka＝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_________
7．(2015·全国I卷)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如下所示：
回答下列问题：
(1)写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式________。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有________________________________________(写出两条)
(2)利用________的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是____________________(写化学式)
(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是________。然后再调节溶液的pH约为5，目的是____________
(4)“粗硼酸”中的主要杂质是________________(填名称)
(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为____________
(6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程________________________________
8．(2015·安徽卷)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，可溶于异丙胺(沸点：33℃)
(1)在第①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步分出NaBH4并回收溶剂，采用的方法是________
(4)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g)，在25℃，101kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是___________________________________
9．硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。已知硼镁矿的主要成分为Mg2B2O5·H2O，硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O。一种利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程如图所示：
(1)写出硼元素在元素周期表中的位置：________________________________
(2)将硼砂溶于水后，用硫酸调节溶液的pH≈3.5以制取硼酸(H3BO3)，该反应的离子方程式为_________________
(3)由MgCl2·6H2O制备MgCl2时，一定条件是_____________________________________
(4)制得的粗硼在一定条件下反应生成BI3，BI3在一定条件下受热分解可以得到纯净的单质硼。0.200 0 g粗硼制成的BI3完全分解，将生成的I2配制成100 mL碘水，量取10.00 mL碘水于锥形瓶中，向其中滴加几滴淀粉溶液，用0.300 0 mol·L－1 Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液18.00 mL。(提示：I2＋2S2O===2I－＋S4O)滴定终点的现象为_______________________________________________，该粗硼样品的纯度为________%
(5)H3BO3[也可写成B(OH)3]可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备。工作原理如图所示。
①b膜为_______(填“阴离子”或“阳离子”)交换膜，写出产品室发生反应的离子方程式：_______________，理论上每生成1 mol H3BO3，N室可生成________L(标准状况)气体
②N室中，进口和出口的溶液浓度大小关系为a%______(填“>”或“<”)b%
10．硼酸和硫酸镁是重要的化工原料。以硼铁混合精矿[主要成分为MgBO2(OH)、UO2和Fe3O4，还有少量的Fe2O3、FeO、SiO2]为原料制备硼酸和硫酸镁的工艺流程如下：
已知：①UO在pH为4～5的溶液中生成UO2(OH)2沉淀；②Fe2＋和Fe3＋沉淀完全的pH分别为9.7、3.7
(1)酸浸过程中MgBO2(OH)与硫酸反应的离子方程式为_______________________________
(2)酸浸过程中加入H2O2的目的是_____________________________________________(写出两条)，滤渣1的主要成分是________________(填化学式)
(3)试剂1最好选择______________________(填化学式)。若调节溶液pH前，溶液中c(Mg2＋)＝0.2 mol·L－1，当溶液pH调至5时，UO沉淀完全，此时是否有Mg(OH)2沉淀生成______________________________________。{通过计算说明，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12}
(4)操作1的名称是________________
(5)MgSO4·H2O加热脱水可以得无水MgSO4，那么MgCl2·6H2O晶体直接加热____________(填“能”或“不能”)得到无水MgCl2，理由是_________________________________
(6)已知：H2CO3的Ka1＝4.4×10－7，Ka2＝4.7×10－11；H3BO3的Ka＝5.8×10－10。向碳酸钠溶液里逐滴加入硼酸溶液__________(填“有”或“无”)气泡产生，理由是________________________
11．硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。已知：硼镁矿主要成分为Mg2B2O5·H2O，硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程如下。回答下列有关问题：
(1)硼砂中B的化合价为____________，溶于热水后，常用H2SO4调pH至2～3制取H3BO3，反应的离子方程式为____________________________________，X为H3BO3晶体加热脱水的产物，其与Mg反应制取粗硼的化学方程式为____________________________________，该反应中的氧化剂是____________(填化学式)
(2)硼酸是一种一元弱酸，它与水作用时结合水电离的OH－而释放出水电离的H+，这一变化的离子方程式为____________________________________，皮肤上不小心碰到氢氧化钠溶液，一般先用大量水冲洗，然后再涂上硼酸溶液，则硼酸与氢氧化钠反应的离子方程式为____________________________________
(3) MgCl2·7H2O需要在HCl氛围中加热制MgCl2，其目的是____________________________________
(4)制得的粗硼在一定条件下生成BI3，BI3加热分解可以得到纯净的单质硼。现将0.020 g粗硼制成的BI3完全分解，生成的I2用0.30 mol·L－1 Na2S2O3(H2S2O3为弱酸)溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液18.00 mL。盛装Na2S2O3溶液的仪器应为______(填“酸式”或“碱式”)滴定管，该粗硼样品的纯度为______(提示：I2＋2S2O===2I－＋S4O)
12．硼及其化合物在工业、医药、农业等部门有许多用途。某工厂以铁硼精矿(主要成分为B2O3·2MgO，还有SiO2、CaO、FeO等杂质)制取制硼酸、金属镁的工艺流程图为，回答下列问题：
已知：硼酸在不同温度下的溶解度：
温度( ℃) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
溶解度(g/100 g水) 3 3 5 7 9 11 15 18 23 29
(1)使用盐酸酸浸，过程中主要反应的化学方程式：____________________________________________，为提高浸出速率，可采取的措施有________________________________(写出两条)
(2)酸浸时，温度与硼浸出率的关系如图所示，则合适的酸浸温度为____________
(3)浸出液“氧化”的是将溶液中的Fe2＋用_________试剂氧化为Fe3＋，反应的离子方程式_____________________
(4)从滤液中获得H3BO3晶体的“操作I”具体操作是____________________________
(5)向母液中加入有机萃取剂萃取分液，此时硼酸处于____________层中(填“有机”或“无机”)。实验室模拟萃取操作使用的玻璃仪器除烧杯外，另一主要玻璃仪器是____________
(6)某工厂用m1 kg的铁硼精矿制备硼酸，得到纯度为99.8%的硼酸m2 kg，则铁硼精矿中硼的质量分数是____________(列式表达)
13．按要求回答问题
(1)根据H3BO3的解离反应：H3BO3＋H2OH＋＋B(OH)，Ka＝5.81×10－10，可判断H3BO3是________酸
(2)写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式：_________________________________________________，单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程：_______________________________________________________________________________
(3)请配平化学方程式：______NaBO2＋______SiO2＋______Na＋______H2===____NaBH4＋______Na2SiO3
(4)NaBH4是一种重要的储氢载体，能与水反应得到NaBO2，且反应前后B的化合价不变，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________________
14．硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。
Ⅰ.已知硼镁矿的主要成分为Mg2B2O5·H2O，硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O。一种利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程如图所示：
(1)硼砂中B元素的化合价为________，将硼砂溶于热水后，用硫酸调节溶液的pH为2～3以制取H3BO3，该反应的离子方程式为______________________________。X为H3BO3晶体加热脱水的产物，其与Mg反应制取粗硼的化学方程式为________________________________
(2)由MgCl2·6H2O制备MgCl2时，需要在HCl氛围中加热，其目的是_________________________________
(3)镁 H2O2酸性燃料电池的反应原理为Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O，常温下，若起始电解质溶液pH＝1，则pH＝2时，电解质溶液中所含Mg2＋的物质的量浓度为__________ mol·L－1。已知常温下，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12，当电解质溶液的pH＝6时，________(填“有”或“无”)Mg(OH)2沉淀析出。(忽略反应过程中溶液的体积变化)
Ⅱ.工业上可用纳米MgH2和LiBH4组成的体系储放氢，如图所示
(4)写出放氢过程中发生反应的化学方程式：____________________________________
Ⅲ.MgO浆液是一种高活性的脱硫剂，常用于脱除烟气中的SO2，发生的主要反应如下：
①Mg(OH)2＋SO2===MgSO3＋H2O ②MgSO3＋SO2＋H2O===Mg(HSO3)2
③Mg(HSO3)2＋Mg(OH)2===2MgSO3＋2H2O ④2MgSO3＋O2===2MgSO4
已知25 ℃时，Ksp(MgSO3)＝3.86×10－3，Ksp(CaSO3)＝3.1×10－7
(5)其他条件相同时，镁基和钙基的脱硫效率与液、气摩尔流量比的变化情况如图所示。镁基的脱硫效率总比钙基的大，除生成的MgSO4具有良好的水溶性外，还因为___________________________________________
15．在元素周期表中，铝在硼的正下方，它们有很多相似的化学性质，可以形成许多组成和性质类似的化合物。单质硼可以通过硼镁矿Mg2B2O5·H2O来制取
(1)写出步骤①的化学方程式____________________________________
(2)写出步骤②的离子方程式________________________________________________
(3)写出表示溶液a物料守恒的关系________________________________________________
(4)步骤③中加入稀H2SO4的作用是________________________________________________
(5)将制得的粗硼在一定条件下反应全部生成BI3，BI3热分解可以得到纯净的单质硼。0.25 g粗硼制成的BI3分解得到的I2全部被收集后，用2.00 mol/L Na2S2O3溶液滴定，达到滴定终点时消耗27.00 mL Na2S2O3溶液。(已知：2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI)
①滴定过程中所用的指示剂为____________，滴定终点的现象是__________________________________
②粗硼中硼的含量为_________
(6)利用硼砂晶体(Na2B4O7·10H2O)可制备过硼酸钠，它是一种优良的漂白剂，被广泛应用于洗衣粉、漂白粉、洗涤剂中。已知纯净的过硼酸钠晶体中各元素的物质的量之比为以n(Na)：n(B)：n(H)：n(O)＝1：1：n：7。取过硼酸钠晶体在70℃以上加热将逐步失去结晶水，测得固体质量随温度的变化如图所示，则T3时所得晶体的化学式为________________________，请写出简要的解题过程
16．硼镁泥是硼镁矿生产硼砂(Na2B4O7·l0H2O)时的废渣，其主要成分是MgO，还含有CaO、Al2O3、Fe2O3 、FeO、MnO、B2O3、SiO2等杂质。以硼镁泥为原料制取的七水硫酸镁在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用。硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：
(1)滤渣A能溶于氢氟酸，写出其反应的化学方程式____________________________________________________
(2)滤渣B中含有不溶于稀盐酸的黑色固体，则滤渣B含有的成分有_____________，加MgO并煮沸的目的是
__________________________________________________
(3)写出加NaClO过程中发生反应的离子方程式_______________________________________
(4)趁热过滤的目的是_______________________________________
(5)因B2O3溶于硫酸，所以此法制备的七水硫酸镁含有少量硼酸(H3BO3)，硼酸与NaOH溶液反应可制得硼砂，写出该反应的化学方程式____________________________________________________。失去结晶水 的硼砂与金属钠、氢气及石英砂一起反应可制备有机化学中的“万能还原剂——NaBH4”和另一种钠盐，写出其反应的化学方程式______________________________________________________________________________
【硼及其化合物】答案
1．B。解析：反应2FeCl3＋6NaBH4＋18H2O===2Fe＋6NaCl＋6H3BO3＋21H2↑中，FeCl3中的Fe由＋3价降低到0价，水中部分H由＋1价降低到0价，所以该反应中氧化剂为FeCl3和H2O，A项错误；NaBH4由钠离子与BH构成，为离子化合物，则其电子式为，B项正确；NaBH4中H为－1价，水中H为＋1价，两者发生归中反应可生成氢气，C项错误；题述氧化还原反应中，化合价升高的只有NaBH4中的H，由－1价升高到0价，可据此判断电子转移数目，每生成1 mol Fe，消耗3 mol NaBH4，转移电子12 mol，D项错误。
2．C。解析：SiO2、Fe2O3、Al2O3都不与(NH4)2SO4溶液反应，A正确；Mg2B2O5·H2O与(NH4)2SO4溶液反应，其反应方程式为2(NH4)2SO4＋Mg2B2O5·H2O＋2H2O===2MgSO4＋2NH4B(OH)4＋2NH3↑，即进入“吸收”工序中的气体为NH3，B正确；在“过滤2”时，将溶液pH调节至3.5，目的是得到硼酸，促进硼酸的析出，C错误；沉镁时，母液主要含(NH4)2SO4，还有少量的NH4HCO3，故经加热后主要成分为硫酸铵，可返回“溶浸”工序中循环使用，D正确。
3．B。解析：Na2B4O7可表示成Na2O·2B2O3的组成形式，则在制备NaBH4过程中，也可用B2O3代替Na2B4O7作原料，故A正确；两步的总反应中B元素化合价未变，氢气中H元素化合价从0价降低到－1价，被还原作氧化剂，而Na元素化合价从0价升高到＋1价，被氧化作还原剂，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，故B错误；将SiO2粉碎，可增大反应中固体的接触面积，从而可增大得到熔体的速率，故C正确；由图可知该工艺整个制备过程中无污染性物质产生，符合绿色化学理念，故D正确。
4．C。解析：加硫酸溶解只有SiO2不溶，CaCO3转化为微溶于水的CaSO4，趁热过滤，得到滤渣1的主要成分为SiO2、CaSO4，故A正确；试剂a可以是MgO调节溶液pH，除去铁离子和铝离子，不引入杂质离子，则滤渣2含Al(OH)3、Fe(OH)3，故B正确，C错误；母液经系列操作分离出晶体后，为避免晶体损耗，同时洗涤表面的杂质离子，选用乙醇洗涤干燥，减少晶体的溶解，得到MgSO4·H2O，故D正确。
5．C。解析：“浸取”时，因硼镁矿粉中含有少量CaCO3，加入稀硫酸会产生大量泡沫，为避免反应物从反应器中溢出，应分批慢慢加入稀硫酸，A正确。
6．(1)NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3
(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3 KSCN
(3)一元弱 转化为H3BO3，促进析出
(4)2Mg2+＋3CO＋2H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋2HCO
(或2Mg2+＋2CO＋H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋CO2↑) 溶浸 高温焙烧
解析：(1)根据流程图知硼镁矿粉中加入硫酸铵溶液产生的气体为氨气，用碳酸氢铵溶液吸收，反应方程式为：NH3+NH4HCO3== (NH4)2CO3。
（2）滤渣I为不与硫酸铵溶液反应的Fe2O3、Al2O3、SiO2；检验Fe3+,可选用的化学试剂为KSCN，
（3）由硼酸的离解方程式知，硼酸在水溶液中是通过与水分子的配位作用产生氢离子，而三价硼原子最多只能再形成一个配位键，且硼酸不能完全解离，所以硼酸为一元弱酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是将B(OH) 4转化为H3BO3，并促进H3BO3析出，
（4）沉镁过程中用碳酸铵溶液与Mg2+反应生成Mg(OH)2 MgCO3，沉镁过程的离子反应为：2Mg2++2H2O+3CO32-==Mg(OH)2 MgCO3↓+2HCO3-；母液加热分解后生成硫酸铵溶液，可以返回“溶浸”工序循环使用；碱式碳酸镁不稳定，高温下可以分解，故由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是高温焙烧。
7．(1)Mg2B2O5·H2O＋2H2SO42H3BO3＋2MgSO4　提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径
(2)Fe3O4　SiO2和CaSO4
(3)将Fe2＋氧化成Fe3＋　使Fe3＋与Al3＋形成氢氧化物沉淀而除去
(4)(七水)硫酸镁
(5)
(6)2H3BO3B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mg2B＋3MgO
解析：(1)盐跟酸反应生成新盐和新酸，据此可写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式：Mg2B2O5·H2O＋2H2SO42MgSO4＋2H3BO3。可采取升高温度、将矿石粉碎增大接触面积或搅拌等措施，以提高浸出速率。
(2)Fe3O4具有磁性。“浸渣”中除含Fe3O4外，还含有与H2SO4不反应的SiO2，以及CaO与H2SO4反应生成的微溶物CaSO4。
(3)硫酸浸出后的滤液中，含有的主要物质有MgSO4、Fe2(SO4)3、FeSO4、Al2(SO4)3、H3BO3等，H2O2具有氧化性，因此加入H2O2溶液可将其中的Fe2＋氧化为Fe3＋。由工艺流程图可知，最后过滤得到含镁盐母液，因此调节溶液的pH约为5，可使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀、Al3＋转化为Al(OH)3沉淀。
(4)由(3)分析及最后过滤得到含镁盐母液，可知粗硼酸中的主要杂质应为硫酸镁。
(5)NaBH4是一种离子化合物，由Na＋与[BH4]－构成，其电子式为。
(6)以H3BO3与Mg为原料可制备单质B，根据反应物的性质结合质量守恒定律可知，其制备过程中反应的化学方程式为2H3BO3B2O3＋3H2O，B2O3＋3Mg3MgO＋2B。
8．(1)除去反应器中的水蒸气和空气　煤油　镊子　滤纸　
(2)1　2　4　2　1　2　
(3)过滤　蒸馏
(4)NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g)　ΔH＝－216.0 kJ·mol－1
解析：(1)通入氩气后排净反应器中的水蒸气和空气，防止Na、NaBH4与水和空气中的O2反应；金属钠通常保存在煤油中；在取用钠时，应用镊子将钠从煤油中取出，并用滤纸吸干表面的煤油。
(2)在该反应中，金属Na由0价升高到＋1价，而H2中的H由0价降低到－1价，其余元素的化合价都未改变，可设NaBH4的系数为1，根据H守恒可知H2的系数为2，根据电子守恒可知，Na的系数为4，根据B守恒可知NaBO2的系数为1，根据Na守恒可知Na2SiO3的系数为2，根据Si守恒可知SiO2的系数为2。
(3)经过第②步后得到溶液和固体，故该操作为过滤；由于异丙胺的沸点较低，故第③步可以采用蒸馏的方法分离出NaBH4并回收溶剂。
(4)NaBH4与水反应的化学方程式为NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑，3.8 g NaBH4的物质的量为0.1 mol，故1 mol NaBH4与水反应时放出216.0 kJ热量，由此可写出热化学方程式。
9．(1)第二周期ⅢA族　
(2)B4O＋2H＋＋5H2O===4H3BO3↓　
(3)在HCl氛围中加热　
(4)滴加最后一滴Na2S2O3溶液，锥形瓶中溶液蓝色褪去，且半分钟内不恢复原色　99　
(5)①阴离子　H＋＋B(OH)===H3BO3＋H2O　11.2　②＜
解析：(3)因MgCl2在蒸干灼烧时会发生水解，其水解的化学方程式为MgCl2＋2H2O??Mg(OH)2＋2HCl，所以为了防止氯化镁水解生成氢氧化镁，需要在HCl氛围中加热。(4)消耗的Na2S2O3的物质的量为0.300 0 mol·L－1×0.018 L＝0.005 4 mol，根据关系式：B～BI3～I2～3S2O得，n(B)＝n(S2O)＝0.001 8 mol，则该粗硼样品中B的物质的量＝0.001 8 mol
×＝0.018 mol，则硼的质量为11 g·mol－1×0.018 mol＝0.198 g，该粗硼样品中硼的质量分数为×100%＝99%。(5)①产品室可得到H3BO3的原因是M室的H＋穿过阳离子交换膜扩散至产品室，原料室的B(OH)穿过阴离子交换膜扩散至产品室，二者反应生成H3BO3，其离子方程式为H＋＋B(OH)===H3BO3＋H2O，所以b膜应为阴离子交换膜。阴极的电解液为氢氧化钠溶液，所以N室的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，生成1 mol H3BO3时，需要M室和原料室分别转入1 mol H＋、1 mol B(OH)，则需转移1 mol e－，所以N室可生成0.5 mol氢气，其体积在标准状况下为11.2 L。②N室溶液中氢氧根离子浓度增大，Na＋从原料室通过阳离子交换膜进入N室，故N室进口溶液浓度比出口的小，即a%10．(1)MgBO2(OH)＋2H＋===Mg2＋＋H3BO3
(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋，将UO2氧化成UO，便于后续过程除去　SiO2
(3)MgO[或Mg(OH)2或MgCO3]　c(Mg2＋)·c2(OH－)＝0.2×(10－9)2＝2×10－19＜Ksp[Mg (OH)2]＝5.6×10－12，因此不会产生Mg (OH)2沉淀
(4)趁热过滤　
(5)不能　加热时促进了MgCl2的水解，最终得到氢氧化镁、氧化镁或碱式碳酸镁　
(6)无　硼酸的酸性比碳酸弱
解析：用硫酸酸化的H2O2溶解硼铁混合精矿，其中SiO2不溶于水和酸，经过滤可除去，所得滤液中主要含有UO、Fe3＋、Mg2＋及H3BO3，用MgO或Mg(OH)2或MgCO3调节溶液pH，使溶液中Fe3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀，UO转化为UO2(OH)2沉淀，并经过滤得滤渣2，将滤液蒸发、浓缩，趁热过滤，获得MgSO4·H2O晶体，将滤液冷却结晶，过滤可得粗硼酸，据此分析解题。
(1)酸浸过程中MgBO2(OH)与硫酸反应，生成硼酸和硫酸镁，发生反应的离子方程式为MgBO2(OH)＋2H＋===Mg2＋＋H3BO3。(2)酸浸过程中加入H2O2，利用H2O2的氧化性，将Fe2＋氧化为Fe3＋，同时将UO2氧化成UO便于后续过程除去；SiO2不溶于水和酸，则滤渣1的主要成分是SiO2。(3)添加试剂1是调节溶液pH，则试剂1能与酸反应，且不引入新的杂质，故最好选择MgO或Mg(OH)2或MgCO3；c(Mg2＋)＝0.2 mol·L－1，当溶液pH调至5时，c(OH－)＝1×10－9mol·L－1，则c(Mg2＋)·c2(OH－)＝0.2×(10－9)2＝2×10－19＜Ksp[Mg (OH) 2]＝5.6×
10－12，因此不会产生Mg (OH) 2沉淀。(4)结合以上分析可知，将滤液蒸发、浓缩，趁热过滤，获得MgSO4·H2O晶体，所以操作1的名称是趁热过滤。(5)MgCl2能水解生成Mg (OH) 2和HCl，MgCl2·6H2O晶体直接加热时，促进Mg2＋水解，且HCl挥发，则最终得到氢氧化镁、氧化镁或碱式碳酸镁，而不能得到无水MgCl2。
11．(1)＋3　B4O＋2H+＋5H2O===4H3BO3 3Mg＋B2O32B＋3MgO　B2O3
(2)H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H+ H3BO3＋OH－===[B(OH)4]－
(3)防止MgCl2水解生成Mg(OH)2
(4)碱式　99%
解析：(1)硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O，钠元素化合价为+1价，氧元素化合价-2价，依据化合价代数和为0计算得到硼元素化合价为+3价；用H2SO4调pH至2~3，硼砂中的Na2B4O7在酸溶液中生成H3BO3 ，反应的离子方程式为B4O＋2H+＋5H2O===4H3BO3；X为H3BO3晶体加热脱水的产物B2O3，镁和B2O3反应生成氧化镁和硼，反应的化学方程式为3Mg＋B2O32B＋3MgO，反应中元素化合价降低的作氧化剂，硼元素化合价由+3价变化为0价，则B2O3作氧化剂。
(2)硼酸是一种一元弱酸，它与水作用时结合水电离的OH-而释放出水电离的H+，据此书写离子方程式为H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H+；硼酸是一元弱酸，与氢氧化钠反应生成四羟基硼酸根，反应的离子方程式为H3BO3＋OH－===[B(OH)4]－。
(3)MgCl2·7H2O需要在HCl氛围中加热，是为了防止氯化镁水解生成氢氧化镁。
(4)H2S2O3为弱酸，Na2S2O3溶液显碱性，据此选择滴定管应为碱式滴定管；硫代硫酸钠的物质的量为
0.30 mol·L－1×0.018 L＝0.005 4 mol，根据关系式：B～BI3～I2～3S2O，n(B)＝n(S2O)＝0.001 8 mol，硼的质量为11 g·mol－1×0.001 8 mol＝0.019 8 g，粗硼中硼的含量为×100%=99%。
12．(1)B2O3·2MgO＋4HCl＋H2O===2H3BO3＋2MgCl2
适当增加盐酸浓度、提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径、充分搅拌等
(2)90～95 ℃
(3)H2O2(或Cl2)　2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O(或2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－)
(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
(5)有机　分液漏斗　
(6) ×100%
解析：(1)使用盐酸酸浸过程中主要反应为铁硼精矿的主要成分B2O3·2MgO与盐酸发生反应产生H3BO3、MgCl2。(4)由硼酸的溶解度与温度的关系可知：温度升高，硼酸的溶解度增大，所以从滤液中获得H3BO3晶体的“操作I”具体操作是将高温下的溶液蒸发浓缩、然后冷却结晶、再过滤。
(5)分离出硼酸晶体后的母液中仍然含有一定量的硼酸，向该溶液加入有机萃取剂萃取分液，由于得到的水层中含有可溶的MgCl2，说明硼酸在有机物中，硼酸容易溶解在该有机萃取层中。
(6)纯度为99.8%的硼酸m2kg中含有B元素的质量为kg，由于产生该硼酸需消耗m1 kg的铁硼精矿， 所以铁硼精矿中硼的质量分数为×100%
13．(1)一元弱　
(2)Mg2B2O5·H2O＋2H2SO42MgSO4＋2H3BO3　
2H3BO3B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mg2B＋3MgO　
(3)1　2　4　2　1　2
(4)NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑
14．Ⅰ.(1)＋3　B4O＋2H＋＋5H2O4H3BO3　3Mg＋B2O32B＋3MgO
(2)防止MgCl2水解生成Mg(OH)2
(3)0.045　无　
Ⅱ.(4)MgH2＋2LiBH4===2LiH＋MgB2＋4H2↑
Ⅲ.(5)MgSO3的溶解度比CaSO3的大，MgSO3比CaSO3更易被氧化
解析：流程图中各步主要转换如下：
Ⅰ.(1)硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O，钠元素的化合价为＋1，氧元素的化合价为－2，根据化合物中各元素化合价代数和为0，可知硼元素的化合价为＋3；用H2SO4调pH为2～3，Na2B4O7在酸溶液中生成H3BO3，反应的离子方程式为B4O＋2H＋＋5H2O4H3BO3。加热H3BO3得到B2O3，Mg与B2O3发生置换反应得到粗硼：3Mg＋B2O32B＋3MgO。(2)加热MgCl2·6H2O时，MgCl2水解生成Mg(OH)2和HCl，在HCl氛围中加热可以抑制MgCl2的水解。(3)若起始电解质溶液pH＝1，则pH＝2时，溶液中氢离子浓度减小0.1 mol·L－1－0.01 mol·L－1＝0.09 mol·L－1，由反应Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O可知，c(Mg2＋)＝0.045 mol·L－1；Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12，常温下当溶液pH＝6时，c(OH－)＝10－8 mol·L－1，H＋浓度减小0.1 mol·L－1－10－6 mol·L－1≈0.1 mol·L－1，溶液中Mg2＋的浓度约为0.05 mol·L－1，则Qc＝c(Mg2＋)·c2(OH－)≈0.05×10－16＝5×10－18Ⅱ.(4)由题图可知，放氢过程中MgH2和LiBH4反应生成MgB2、LiH、H2：MgH2＋2LiBH4===MgB2＋2LiH＋4H2↑。
Ⅲ.(5)Ksp(MgSO3)>Ksp(CaSO3)，说明MgSO3的溶解度比CaSO3大，且MgSO3比CaSO3更易被氧化，故镁基的脱硫效率比钙基的大。
15．(1)Mg2B2O5·H2O＋2NaOH===2NaBO2＋2Mg(OH)2↓
(2)2Na+＋4BO＋2CO2＋11H2O===Na2B4O7·10H2O↓＋2HCO
(3)c(Na＋)＝c(CO)＋c(HCO)＋c(H2CO3)
(4)利用强酸制备弱酸H3BO3
(5)①淀粉溶液 溶液由蓝色恰好变为无色 ②79.2%
(6)NaBO3·H2O
解题过程：
解：T3时 n(Na)== 0.2 mol
则30.80 g样品中，依n(Na)∶ n(B)∶n(H)∶n(O)＝l∶1∶n∶7可得
0.2 mol × 23 g/mol + 0.2 mol × 11 g/mol + 0.2n × 1g/mol + 7 × 0.2 mol × 16 g/mol = 30.80 g
解得n = 8
故原晶体为NaBO3·4H2O
设T3时晶体的化学式为NaBO3·mH2O
则由T3时晶体中钠元素的质量分数可得 × 100% = 23%
解得m = 1
所以T3时晶体的化学式为NaBO3·H2O
16．(1)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
(2)Al(OH)3、Fe(OH)3、MnO2
调节溶液的pH，促进Al3+、Fe3+完全水解生成氢氧化物沉淀而除去
(3)Mn2+＋ClO－＋H2O===MnO2↓＋Cl－＋2H+、2Fe2+＋ClO－＋2H+===2Fe3+＋Cl－＋H2O
(4)防止MgSO4在温度降低时结晶析出
(5)4H3BO3＋2NaOH＋3H2O===Na2B4O7·l0H2O
Na2B4O7＋16Na＋8H2＋7SiO2===4NaBH4＋7Na2SiO3
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