题目
硼氢化钠（NaBH4）是一种常见的还原剂，常温下易与水反应，可溶于异丙胺（沸点33℃），广泛应用于制药、造纸、废水处理等。某探究小组采用偏硼酸钠（NaBO2）为主要原料制备NaBH4，其实验流程如图。NaBO 2(s)、-|||-异丙胺-|||-SiO2(s)、Na(s)s) ① NaBH4(s) ②-|||-溶液 ③NaBH4(s)-|||-Na2SiO3(s) 过滤-|||-H2(g) Na2SiO3(s)（1）第①步为高温合成，写出该合成的化学方程式： ____ 。（2）第③步为分离NaBH4并回收溶剂，采用的实验操作是 ____ 。（3）实验测定NaBH4的产率原理及步骤如下：①测定原理：3NaBH4+4KIO3═3NaBO2+4KI+6H2OKIO3+KI+H2SO4-I2+K2SO4+H2O（未配平）I2+2Na2S2O3═2NaI+Na2S4O6。②测定步骤步骤1：探究小组以23.76g NaBO2为主要原料制得NaBH4产品，将产品溶于NaOH溶液后配成250mL溶液，用移液管量取2.50mL置于碘量瓶中，加入30.00mL 0.1000mol•L-1KIO3溶液振荡60s，使充分反应。步骤2：向充分反应的溶液加入过量的KI溶液，用4mol•L-1的H2SO4调节pH至5.0以下，冷却后暗处放置数分钟。步骤3：用0.2000mol•L-1Na2S2O3标准溶液滴定至微黄色，加入几滴淀粉指示剂，继续滴定至终点，消耗Na2S2O3标准溶液的体积为24.00mL。通过计算确定上述实验流程中NaBH4的产率 ____ 。（写出计算过程）（4）已知：NaBH4+2H2O═NaBO2+4H2↑。实验测得25℃时，NaBH4每消耗一半所用的时间与溶液pH的关系如表。 pH 8 10 12 14 时间/min 6.2×10-1 6.2×10 6.2×103 6.2×105 实验中发现NaBH4与水反应开始释放H2很快，经过一段时间后就缓慢下来，可能原因一是反应物浓度降低；二是 ____ 。
硼氢化钠（NaBH4）是一种常见的还原剂，常温下易与水反应，可溶于异丙胺（沸点33℃），广泛应用于制药、造纸、废水处理等。某探究小组采用偏硼酸钠（NaBO2）为主要原料制备NaBH4，其实验流程如图。
（1）第①步为高温合成，写出该合成的化学方程式： ____ 。
（2）第③步为分离NaBH4并回收溶剂，采用的实验操作是 ____ 。
（3）实验测定NaBH4的产率原理及步骤如下：
①测定原理：3NaBH4+4KIO3═3NaBO2+4KI+6H2O
KIO3+KI+H2SO4-I2+K2SO4+H2O（未配平）
I2+2Na2S2O3═2NaI+Na2S4O6。
②测定步骤
步骤1：探究小组以23.76g NaBO2为主要原料制得NaBH4产品，将产品溶于NaOH溶液后配成250mL溶液，用移液管量取2.50mL置于碘量瓶中，加入30.00mL 0.1000mol•L-1KIO3溶液振荡60s，使充分反应。
步骤2：向充分反应的溶液加入过量的KI溶液，用4mol•L-1的H2SO4调节pH至5.0以下，冷却后暗处放置数分钟。
步骤3：用0.2000mol•L-1Na2S2O3标准溶液滴定至微黄色，加入几滴淀粉指示剂，继续滴定至终点，消耗Na2S2O3标准溶液的体积为24.00mL。
通过计算确定上述实验流程中NaBH4的产率 ____ 。（写出计算过程）
（4）已知：NaBH4+2H2O═NaBO2+4H2↑。实验测得25℃时，NaBH4每消耗一半所用的时间与溶液pH的关系如表。
实验中发现NaBH4与水反应开始释放H2很快，经过一段时间后就缓慢下来，可能原因一是反应物浓度降低；二是 ____ 。
（1）第①步为高温合成，写出该合成的化学方程式： ____ 。
（2）第③步为分离NaBH4并回收溶剂，采用的实验操作是 ____ 。
（3）实验测定NaBH4的产率原理及步骤如下：
①测定原理：3NaBH4+4KIO3═3NaBO2+4KI+6H2O
KIO3+KI+H2SO4-I2+K2SO4+H2O（未配平）
I2+2Na2S2O3═2NaI+Na2S4O6。
②测定步骤
步骤1：探究小组以23.76g NaBO2为主要原料制得NaBH4产品，将产品溶于NaOH溶液后配成250mL溶液，用移液管量取2.50mL置于碘量瓶中，加入30.00mL 0.1000mol•L-1KIO3溶液振荡60s，使充分反应。
步骤2：向充分反应的溶液加入过量的KI溶液，用4mol•L-1的H2SO4调节pH至5.0以下，冷却后暗处放置数分钟。
步骤3：用0.2000mol•L-1Na2S2O3标准溶液滴定至微黄色，加入几滴淀粉指示剂，继续滴定至终点，消耗Na2S2O3标准溶液的体积为24.00mL。
通过计算确定上述实验流程中NaBH4的产率 ____ 。（写出计算过程）
（4）已知：NaBH4+2H2O═NaBO2+4H2↑。实验测得25℃时，NaBH4每消耗一半所用的时间与溶液pH的关系如表。
| pH | 8 | 10 | 12 | 14 |
| 时间/min | 6.2×10-1 | 6.2×10 | 6.2×103 | 6.2×105 |
题目解答
答案
解：（1）第①步为高温合成，NaBO2、SiO2、Na和H2在一定条件下反应生成NaBH4、Na2SiO3，根据得失电子守恒和原子守恒配平方程式为：NaBO2+2SiO2+4Na+2H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$NaBH4+2Na2SiO3，
故答案为：NaBO2+2SiO2+4Na+2H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$NaBH4+2Na2SiO3；
（2）由分析可知，异丙胺沸点：33℃，将滤液采用蒸馏的方法分离，得到异丙胺和固体NaBH4，采用的实验操作是蒸馏，
故答案为：蒸馏；
（3）理论上制得n(NaBH4)=n(NaBO2)=0.3600mol，剩余的n(KIO3)=$\frac{1}{6}$n(Na2S2O3)=8.00×10-4mol，与NaBH4反应的n(KIO3)=3.00×10-3mol-8.00×10-4mol，制得n(NaBH4)=$\frac{3}{4}$n(KIO3)=(3.00×10-3mol-8.00×10-4mol)×$\frac{250mL}{25mL}$=0.1650mol，NaBH4产率为$\frac{0.1650mol}{0.360mol}$×100%≈45.8%，
故答案为：理论上制得n(NaBH4)=n(NaBO2)=0.3600mol，剩余的n(KIO3)=$\frac{1}{6}$n(Na2S2O3)=8.00×10-4mol，与NaBH4反应的n(KIO3)=3.00×10-3mol-8.00×10-4mol，制得n(NaBH4)=$\frac{3}{4}$n(KIO3)=(3.00×10-3mol-8.00×10-4mol)×$\frac{250mL}{25mL}$=0.1650mol，NaBH4产率为$\frac{0.1650mol}{0.360mol}$×100%≈45.8%；
（4）)由表可知，pH越大即碱性越强，反应速率越慢，NaBH4与水反应开始释放H2很快，经过一段时间后就缓慢下来，可能原因一是反应物浓度降低；二是反应生成了碱性的NaBO2，抑制反应的进一步进行，
故答案为：反应生成了碱性的NaBO2，抑制反应的进一步进行。
故答案为：NaBO2+2SiO2+4Na+2H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$NaBH4+2Na2SiO3；
（2）由分析可知，异丙胺沸点：33℃，将滤液采用蒸馏的方法分离，得到异丙胺和固体NaBH4，采用的实验操作是蒸馏，
故答案为：蒸馏；
（3）理论上制得n(NaBH4)=n(NaBO2)=0.3600mol，剩余的n(KIO3)=$\frac{1}{6}$n(Na2S2O3)=8.00×10-4mol，与NaBH4反应的n(KIO3)=3.00×10-3mol-8.00×10-4mol，制得n(NaBH4)=$\frac{3}{4}$n(KIO3)=(3.00×10-3mol-8.00×10-4mol)×$\frac{250mL}{25mL}$=0.1650mol，NaBH4产率为$\frac{0.1650mol}{0.360mol}$×100%≈45.8%，
故答案为：理论上制得n(NaBH4)=n(NaBO2)=0.3600mol，剩余的n(KIO3)=$\frac{1}{6}$n(Na2S2O3)=8.00×10-4mol，与NaBH4反应的n(KIO3)=3.00×10-3mol-8.00×10-4mol，制得n(NaBH4)=$\frac{3}{4}$n(KIO3)=(3.00×10-3mol-8.00×10-4mol)×$\frac{250mL}{25mL}$=0.1650mol，NaBH4产率为$\frac{0.1650mol}{0.360mol}$×100%≈45.8%；
（4）)由表可知，pH越大即碱性越强，反应速率越慢，NaBH4与水反应开始释放H2很快，经过一段时间后就缓慢下来，可能原因一是反应物浓度降低；二是反应生成了碱性的NaBO2，抑制反应的进一步进行，
故答案为：反应生成了碱性的NaBO2，抑制反应的进一步进行。
解析
步骤 1：高温合成反应方程式的推导
根据题目中给出的反应物和生成物，可以写出反应方程式。反应物为NaBO_2、SiO_2、Na和H_2，生成物为NaBH_4和Na_2SiO_3。通过配平，可以得到反应方程式为：NaBO_2+2SiO_2+4Na+2H_2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$NaBH_4+2Na_2SiO_3。
步骤 2：分离NaBH_4并回收溶剂的实验操作
由于异丙胺的沸点为33℃，可以通过蒸馏的方法分离NaBH_4并回收溶剂。
步骤 3：计算NaBH_4的产率
首先，计算出NaBO_2的摩尔数，然后根据反应方程式计算出理论上制得的NaBH_4的摩尔数。再根据滴定实验中消耗的Na_2S_2O_3的体积计算出实际制得的NaBH_4的摩尔数。最后，计算出NaBH_4的产率。
步骤 4：解释NaBH_4与水反应速率变化的原因
根据表中数据，可以发现pH越大，反应速率越慢。因此，NaBH_4与水反应开始释放H_2很快，经过一段时间后就缓慢下来，可能原因一是反应物浓度降低；二是反应生成了碱性的NaBO_2，抑制反应的进一步进行。
根据题目中给出的反应物和生成物，可以写出反应方程式。反应物为NaBO_2、SiO_2、Na和H_2，生成物为NaBH_4和Na_2SiO_3。通过配平，可以得到反应方程式为：NaBO_2+2SiO_2+4Na+2H_2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$NaBH_4+2Na_2SiO_3。
步骤 2：分离NaBH_4并回收溶剂的实验操作
由于异丙胺的沸点为33℃，可以通过蒸馏的方法分离NaBH_4并回收溶剂。
步骤 3：计算NaBH_4的产率
首先，计算出NaBO_2的摩尔数，然后根据反应方程式计算出理论上制得的NaBH_4的摩尔数。再根据滴定实验中消耗的Na_2S_2O_3的体积计算出实际制得的NaBH_4的摩尔数。最后，计算出NaBH_4的产率。
步骤 4：解释NaBH_4与水反应速率变化的原因
根据表中数据，可以发现pH越大，反应速率越慢。因此，NaBH_4与水反应开始释放H_2很快，经过一段时间后就缓慢下来，可能原因一是反应物浓度降低；二是反应生成了碱性的NaBO_2，抑制反应的进一步进行。