Question

17．硼與鋁為同族元素．據(jù)報(bào)道硼和鎂形成的化合物刷新了金屬化合物超導(dǎo)的最高紀(jì)錄，硼、鎂及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛；硼酸（H₃BO₃）是極弱的一元弱酸．硼鎂礦主要成分為Mg₂B₂O₅•H₂O，用硼鎂礦、碳銨法實(shí)驗(yàn)室制備硼酸的主要流程如下：

請(qǐng)回答：
（1）步驟①中實(shí)驗(yàn)室需要把硼鎂礦放在坩堝儀器中焙燒（填實(shí)驗(yàn)儀器）．
（2）步驟③中采用減壓過濾，該小組同學(xué)所用的裝置如圖1所示，若實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，應(yīng)采取最簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)操作是打開旋塞K；從NH₄H₂BO₃溶液獲得硼酸晶體蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、抽濾、洗滌、干燥獲得硼酸晶體，下列實(shí)驗(yàn)條件容易使得到的硼酸晶體有較大顆粒的是C．
A．較高溫度下快速蒸發(fā)
B．用冰水冷卻 NH₄H₂BO₃溶液
C．采用較稀的NH₄H₂BO₃溶液
（3）硼酸是極弱的一元弱酸，用離子方程式表示硼酸溶液顯酸性的原因H₃BO₃?H⁺+H₂O+BO₂^-；硼酸溶解度如圖2所示，從操作③中獲得H₃BO₃晶體需要洗滌、干燥，洗滌過程中需要用冷水（填“冷水”或“熱水”），你的理由是硼酸溶解度隨著溫度升高增大較快，用冷水洗滌能減少硼酸溶解損失；

（4）測(cè)定硼酸晶體純度的試驗(yàn)方法是，取0.500 0g樣品與錐形瓶中，滴加甘油，微熱使樣品溶解，迅速冷卻至室溫，滴加指示劑，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至15.80mL時(shí)到達(dá)終點(diǎn)．已知：每1.00mLNaOH滴定液相當(dāng)于30.92mg的H₃BO₃，則該樣品中H₃BO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97.71%．

Answer 1

分析 由流程可知，硼鎂礦與碳酸氫銨混合焙燒生成NH₄H₂BO₃固體，再浸取得NH₄H₂BO₃溶液，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾分離出H₃BO₃；
（1）硼鎂礦焙燒時(shí)需在高溫條件下，應(yīng)在坩堝中進(jìn)行；
（2）壓過濾時(shí)因壓強(qiáng)減小過快產(chǎn)生倒吸，應(yīng)采取最簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)操作是平衡內(nèi)外壓強(qiáng)，消除倒吸；濃度、結(jié)晶速率均影響結(jié)晶顆粒的大��；
（3）硼與鋁為同族元素，具有相似的性質(zhì)，且硼酸是極弱的一元弱酸，電離方程式為H₃BO₃?H⁺+H₂O+BO₂^-；由硼酸溶解度曲線可知，硼酸溶解度隨著溫度升高增大較快，所以用冷水洗滌能減少硼酸溶解損失；
（4）根據(jù)每1.00mlNaOH滴定液相當(dāng)于30.92mg的H₃BO₃，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至15.80ml時(shí)到達(dá)終點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）因?yàn)楸簾秊楦邷丶訜峁腆w，所以步驟①中實(shí)驗(yàn)室需要把硼鎂礦放在坩堝中進(jìn)行焙燒，故答案為：坩堝；
（2）減壓過濾時(shí)因壓強(qiáng)減小過快產(chǎn)生倒吸，應(yīng)采取最簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)操作是：打開旋塞K，平衡內(nèi)外壓強(qiáng)，消除倒吸；結(jié)晶時(shí)通常采用濃度較低，溶劑蒸發(fā)速度較慢或溶液冷卻較慢的條件，可獲得較大的晶體顆粒，故C正確；
故答案為：打開旋塞K； C；
（3）硼與鋁為同族元素，具有相似的性質(zhì)，且硼酸是極弱的一元弱酸，電離方程式為H₃BO₃?H⁺+H₂O+BO₂^-；根據(jù)硼酸的溶解度曲線，硼酸溶解度隨著溫度升高增大較快，則H₃BO₃晶體的洗滌過程中需要用冷水洗滌，以減少硼酸因溶解而損失；
故答案為：H₃BO₃?H⁺+H₂O+BO₂^-；冷水；硼酸溶解度隨著溫度升高增大較快，用冷水洗滌能減少硼酸溶解損失；
（4）每1.00mlNaOH滴定液相當(dāng)于30.92mg的H₃BO₃，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至15.80ml時(shí)到達(dá)終點(diǎn)，則相當(dāng)于30.92mg×15.8=488.536mg=0.488536gH₃BO₃，所以測(cè)該樣品中H₃BO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.488536g}{0.5000g}$×100%=97.71%；
故答案為：97.71%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備的流程分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)過程判斷，滴定實(shí)驗(yàn)的操作過程和計(jì)算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．