Question

硼酸晶體呈片狀，有滑膩感，可做潤滑劑．硼酸對(duì)人體的受傷組織有緩和和防腐作用，故可以用于醫(yī)藥和食品防腐等方面．試回答下列問題：
（1）從題目信息可知硼酸應(yīng)屬于

弱

酸（填“弱”或“強(qiáng)”）
（2）硼酸的分子式為H₃BO₃，已知H與O成鍵，則其分子結(jié)構(gòu)式為：

．
（3）研究表明：在大多數(shù)情況下，元素的原子在形成分子或離子時(shí)，其最外層有達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的趨向．已知0.01mol硼酸可以被20mL 0.5mol?L^-1NaOH溶液恰好完全中和，據(jù)此推測(cè)硼酸在水溶液中呈酸性的原因是（用離子方程式表示）

B（OH）₃+H₂O=B（OH）₄^-+H⁺

；寫出硼酸與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式：

B（OH）₃+OH^-=B（OH）₄^-

．
（4）硼酸和甲醇在濃硫酸存在的條件下，可生成揮發(fā)性硼酸酯，試寫出硼酸完全酯化的方程式：

B（OH）₃+3CH₃OH═B（OCH₃）₃+3H₂O

．
（5）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)硼化鎂在39K時(shí)呈超導(dǎo)性，在硼化鎂晶體的理想模型中，鎂原子和硼原子是分層排布的，一層鎂一層硼相間排列．

如圖是該晶體微觀空間中取出的部分原子沿Z軸方向的投影，白球是鎂原子投影，黑球是硼原子投影，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上．根據(jù)下圖確定硼化鎂的化學(xué)式為

MgB₂

．

Answer 1

分析：（1）硼酸對(duì)人體的受傷組織有緩和和防腐作用，故可以用于醫(yī)藥和食品防腐等方面，體現(xiàn)了硼酸的性質(zhì)；
（2）硼酸是由非金屬元素構(gòu)成的共價(jià)化合物，分子內(nèi)部全為共價(jià)單鍵；
（3）硼酸在水溶液中能電離出氫離子而顯酸性，能和氫氧化鈉反應(yīng)；
（4）酯化反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是：酸掉羥基醇掉氫，然后生成酯和水；
（5）1個(gè)B原子為3個(gè)Mg原子共用，1個(gè)Mg原子為6個(gè)B原子共用，可以計(jì)算硼原子和鎂元自得個(gè)數(shù)之比．

解答：解：（1）從題目信息中硼酸的用途：對(duì)人體的受傷組織有緩和和防腐作用，可以用于醫(yī)藥和食品防腐等方面，可知其為弱酸，故答案為：弱；
（2）由于B原子外層3個(gè)電子，而硼酸中H與O成鍵，即H與O形成羥基，羥基氧原子連接在B原子上，所以每個(gè)羥基可以提供1個(gè)電子與B原子共用，因此硼酸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：B（OH）3，結(jié)構(gòu)式為：，故答案為：；
（3）硼酸中B原子屬于缺電子原子，所以水溶液中可以結(jié)合水電離出的氫氧根，破壞水的電離平衡而使溶液顯酸性，故答案為：B（OH）₃+H₂O=B（OH）₄^-+H⁺；B（OH）₃+OH^-=B（OH）₄^-；
（4）在酯化反應(yīng)中硼酸的三個(gè)羥基類似于羧酸中的羥基，-OH與甲醇中的氫原子結(jié)合生成水，故答案為：B（OH）₃+3CH₃OH═B（OCH₃）₃+3H₂O；
（5）根據(jù)投影可知，1個(gè)B原子為3個(gè)Mg原子共用，故屬于一個(gè)Mg原子的B原子為

1

3

；1個(gè)Mg原子為6個(gè)B原子共用，故用于一個(gè)B原子的Mg原子為

1

6

．由此可知Mg：B=

1

6

：

1

3

=1：2，故硼化鎂的化學(xué)式為MgB₂，故答案為：MgB₂．

點(diǎn)評(píng)：本題目考查學(xué)生對(duì)已給信息的理解和綜合應(yīng)用的能力，難度較大．