Question

11．硼酸（H₃BO₃）大量應用與玻璃工業(yè)，可以改善玻璃制品的耐熱、透明性能，提高其機械強度．
（1）硼酸加熱至300℃時，分解得到相應的氧化物．該反應的化學方程式是2H₃BO₃$\frac{\underline{\;300℃\;}}{\;}$B₂O₃+3H₂O．
（2）硼酸在水溶液中存在如下反應：
H₃BO₃（aq）+H₂O（l）?[B（OH）₄]^-（aq）+H⁺（aq）    K_a=5.72×10^-10 （25℃）
①在實驗室中，如不慎將NaOH溶液沾到皮膚上時，應用大量水沖洗并涂上硼酸．硼酸與NaOH溶液反應的離子方程式是H₃BO₃+OH^-=BO₂^-+2H₂O．
②25℃時，將濃度為0.1mol/L硼酸溶液加水不斷稀釋，下列各量始終保持增大的是CD．
A．c（H⁺）    B．K_a（H₃BO₃）   C．$\frac{{c（O{H^-}）}}{{c（{{[B（OH{）_4}]}^-}）}}$D．$\frac{{c（{H^+}）}}{{c（{H_3}B{O_3}）}}$
③25℃時，0.175mol/L硼酸溶液的pH=5．
（3）已知25℃時，K_a（HClO）=3×10^-8，K_a（CH₃COOH）=1.75×10^-5．
25℃時，pH與體積均相等的H₃BO₃、HClO、CH₃COOH溶液分別于0.5mol/L NaOH溶液反應，恰好完全中和時消耗NaOH溶液的體積分別為V₁、V₂、V₃，則V₁、V₂、V₃由大到小的順序是V₁＞V₂＞V₃．

Answer 1

分析 （1）硅酸加熱分解生成氧化物和水，根據對角線規(guī)則書寫方程式；
（2）①硼酸是酸，能和堿發(fā)生中和反應；
②將濃度為0.1mol/L硼酸溶液加水不斷稀釋，電離平衡右移，電離出H⁺、[B（OH）₄]^-的物質的量增多，但濃度變小，結合電離平衡常數的表達式K=$\frac{c（[B（OH）_{4}]^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（{H}_{3}B{O}_{3}）}$來分析．
③c（H⁺）=$\sqrt{K•C（{H}_{3}}B{O}_{3}）$；
（3）根據25℃時，K_（H₃BO_3）=5.72×10^-10，K_a（HClO）=3×10^-8，K_a（CH₃COOH）=1.75×10^-5，可知酸性CH₃COOH＞HClO＞H₃BO₃，酸性越弱，電離程度越小，當pH相同時，其物質的量濃度越大，據此分析．

解答 解：（1）加熱條件下，硅酸分解生成二氧化硅和水，根據對角線規(guī)則知，硼酸分解生成氧化硼和水，反應方程式為2H₃BO₃ $\frac{\underline{\;300℃\;}}{\;}$B₂O₃+3H₂O，
故答案為：2H₃BO₃ $\frac{\underline{\;300℃\;}}{\;}$B₂O₃+3H₂O；
（2）①硼酸是酸，能和堿發(fā)生中和反應生成鹽和水，所以和氫氧化鈉反應離子方程式為H₃BO₃+OH^-=BO₂^-+2 H₂O，故答案為：H₃BO₃+OH^-=BO₂^-+2 H₂O；   
②A．將濃度為0.1mol/L硼酸溶液加水不斷稀釋，電離平衡右移，電離出H⁺的物質的量增多，但c（H⁺）變小，且最后不變，故A錯誤；
B．K_a（H₃BO₃）只受溫度的影響，加水稀釋，K不變，故B錯誤；
C、加水稀釋，c（[B（OH）₄]^-）一直變小，c（H⁺）先變小后幾乎不變，故c（OH^-）先變大后幾乎不變，則$\frac{{c（O{H^-}）}}{{c（{{[B（OH{）_4}]}^-}）}}$一直變大，故C正確；
D．加水稀釋，c（[B（OH）₄]^-）變小，而電離平衡常數的表達式K=$\frac{c（[B（OH）_{4}]^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（{H}_{3}B{O}_{3}）}$不變，故$\frac{{c（{H^+}）}}{{c（{H_3}B{O_3}）}}$變大，故D正確．
故選CD．
③25℃時，0.175mol/L硼酸溶液中K=$\frac{c（[B（OH）_{4}]^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（{H}_{3}B{O}_{3}）}$，而c（[B（OH）₄]^-）=c（H⁺），故c（H⁺）=$\sqrt{K•C（{H}_{3}}B{O}_{3}）$=$\sqrt{5.72×1{0}^{-10}×0.175}$=10^-5mol/L，則pH=5，故答案為：5；
（3）根據25℃時，K_（H₃BO_3）=5.72×10^-10，K_a（HClO）=3×10^-8，K_a（CH₃COOH）=1.75×10^-5，可知酸性CH₃COOH＞HClO＞H₃BO₃，酸性越弱，電離程度越小，當pH相同時，其物質的量濃度越大，故c（H₃BO₃）＞c（HClO）＞c（CH₃COOH），由于等體積，則物質的量關系為n（H₃BO₃）＞n（HClO）＞n（CH₃COOH），故消耗氫氧化鈉的體積大小關系為V₁＞V₂＞V₃，故答案為：V₁＞V₂＞V₃．

點評 本題考查了弱電解質的電離，明確酸的電離平衡常數與酸性強弱、酸根離子水解能力的關系是解本題關鍵，難度中等．