Question

硼酸晶體呈片狀，有滑膩感，可做潤滑劑．硼酸對人體的受傷組織有緩和和防腐作用，故可以用于醫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屬于______酸（填“弱”或“強”）
（2）硼酸的分子式為H₃BO₃，已知H與O成鍵，則其分子結構式為：______．
（3）研究表明：在大多數情況下，元素的原子在形成分子或離子時，其最外層有達到8電子穩定結構的趨向．已知0.01mol硼酸可以被20mL 0.5mol?L^-1 NaOH溶液恰好完全中和，據此推測硼酸在水溶液中呈酸性的原因是（用離子方程式表示）______；寫出硼酸與NaOH溶液反應的離子方程式：______．
（4）硼酸和甲醇在濃硫酸存在的條件下，可生成揮發性硼酸酯，試寫出硼酸完全酯化的方程式：______．
（5）科學家發現硼化鎂在39K時呈超導性，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．根據下圖確定硼化鎂的化學式為______．

Answer 1

解：（1）從題目信息中硼酸的用途：對人體的受傷組織有緩和和防腐作用，可以用于醫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，所以每個羥基可以提供1個電子與B原子共用，因此硼酸結構簡式為：B（OH）3，結構式為：，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）在酯化反應中硼酸的三個羥基類似于羧酸中的羥基，-OH與甲醇中的氫原子結合生成水，故答案為：B（OH）₃+3CH₃OH═B（OCH₃）₃+3H₂O；
（5）根據投影可知，1個B原子為3個Mg原子共用，故屬于一個Mg原子的B原子為；1個Mg原子為6個B原子共用，故用于一個B原子的Mg原子為．由此可知，故硼化鎂的化學式為MgB₂，故答案為：MgB₂．
分析：（1）硼酸對人體的受傷組織有緩和和防腐作用，故可以用于醫藥和食品防腐等方面，體現了硼酸的性質；
（2）硼酸是由非金屬元素構成的共價化合物，分子內部全為共價單鍵；
（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；
（4）酯化反應的實質是：酸掉羥基醇掉氫，然后生成酯和水；
（5）1個B原子為3個Mg原子共用，1個Mg原子為6個B原子共用，可以計算硼原子和鎂元自得個數之比．
點評：本題目考查學生對已給信息的理解和綜合應用的能力，難度較大．