Question

【題目】硼(B)及其化合物在化學(xué)工業(yè)中有諸多用途，請(qǐng)回答下列問題:

(1)硼氫化鈉(NaBH4)是硼的重要化合物。

①NaBH4中B的化合價(jià)為_______________。

②工業(yè)上可利用硼酸甲酯[B(OCH3)3]與氫化鈉(NaH)反應(yīng)制備NaBH4反應(yīng)的另種產(chǎn)物為甲醇鈉(CH3ONa)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。

③NaBH4與水反應(yīng)生成NaBO2和H2，該反應(yīng)生成的氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為____________________。

(2)工業(yè)上以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5H2O,還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備單質(zhì)B的工藝流程如圖所示:

已知:相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH見表中數(shù)據(jù):

金屬離子	Fe3+	Al3+	Fe2+	Mg2+
開始沉淀的pH	2.7	3.7	5.8	9.6
完全沉淀的pH	3.7	4.7	8.8	11

請(qǐng)回答下列問題:

①“浸出”時(shí).將鐵硼礦石粉碎的目的為___________________________。寫出Mg2B2O5H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:____________________。

②濾渣1的主要成分為_____________________________。

③“凈化除雜”時(shí)需先加H2O2溶液,其目的為_______________，然后再調(diào)節(jié)溶液的pH≈5,其目的是___________________________________。

④制得的粗硼在一定條件下能生成BI3 , BI3加熱分解可以得到純凈的單質(zhì)硼。現(xiàn)將0.025 g粗硼制成的BI3完全分解,生成的I2用0.30 molL-1 Na2S2O3溶液滴定(I2 +2S2O32-=2I-+ S4O6 2-)至終點(diǎn)，消耗 18.00 mLNa2S2O3溶液:盛裝Na2S2O3溶液應(yīng)用_____________填“酸式”或“堿式”)滴定管，該粗硼樣品的純度為________________。

Answer 1

【答案】+ 3 4NaH + B(OCH3)3=NaBH4+3CH3ONa 1: 1 增大接觸面積．加快反應(yīng)速率 Mg2B2O5H2O+2H2SO42H3BO3+2MgSO4 SiO2、CaSO4 將其中的 Fe2+氧化為 Fe3+ 使Fe3 轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，Al3+化為Al(OH)3沉淀 堿式 79.2%

【解析】

(1)①NaBH4中鈉的化合價(jià)為+1價(jià)，氫為-1價(jià)，得B的化合價(jià)為+3價(jià)。

②利用硼酸甲酯[B(OCH3)3]與氫化鈉(NaH)反應(yīng)制備NaBH4，反應(yīng)物為B(OCH3)3、NaH，生成物為NaBH4、 CH3ONa，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NaH + B(OCH3)3=NaBH4+3 CH3ONa。

③NaBH4與水反應(yīng)方程式為NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑，該反應(yīng)中NaBH4中H化合價(jià)由-1價(jià)升高為0價(jià)，H2O中H化合價(jià)由+1降低到0價(jià)，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物均為H2，結(jié)合方程式中原子個(gè)數(shù)，得到氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1: 1。

(2) ①“浸出”時(shí)，將鐵硼礦石粉碎的目的為增大與酸的接觸面積．加快反應(yīng)速率；Mg2B2O5H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式: Mg2B2O5H2O+2H2SO42H3BO3+2MgSO4。

②以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5H2O,還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備單質(zhì)B，由流程可知，加硫酸溶解只有SiO2不溶，CaO轉(zhuǎn)化為微溶于水的CaSO4，濾渣1的主要成分為SiO2 、CaSO4。

③“凈化除雜”時(shí)需先加H2O2溶液,其目的為將其中的 Fe2+氧化為Fe3+ ，2Fe2++H2O2+2H+==2Fe3+=2H2O，然后再調(diào)節(jié)溶液的pH≈5,其目的是使Fe3 轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，Al3+化為Al(OH)3沉淀而除去。

④H2S2O3為弱酸，Na2S2O3溶液顯堿性，所以用堿式滴定管；

n(Na2S2O3)= 0.30 molL-1×0.018L=0.0054mol/L

反應(yīng)I2+2 S2O32-==2I-+S4O32-,根據(jù)關(guān)系式

n(B)=n(S2O32-)=0.0018mol, 硼的質(zhì)量為0.0018mol×11g/mol=0.0198g, 粗硼樣品的純度為。