Question

硼、鎂及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。

已知：硼鎂礦主要成分為Mg2B2O5?H2O，硼砂的化學(xué)式為Na2B4O7?10H2O。利用硼鎂礦制取金屬鎂及粗硼的工藝流程為：

回答下列有關(guān)問題：

（1）硼砂中B的化合價為???????? ，溶于熱水后，常用H2SO4調(diào)pH2～3制取H3BO3，反應(yīng)的離子方程式為????????????? 。X為H3BO3晶體加熱脫水的產(chǎn)物，其與Mg制取粗硼的化學(xué)方程式為??????????????? 。

（2）MgCl2·7H2O需要在HCl氛圍中加熱，其目的是????????????????????????? ? 。若用惰性電極電解MgCl2溶液，其陰極反應(yīng)式為 ??????????????? 。

（3）鎂-H2O2酸性燃料電池的反應(yīng)機(jī)理為Mg+H2O2+2H+==Mg2++2H2O，則正極反應(yīng)式為????????????????? 。若起始電解質(zhì)溶液pH=1，則pH=2時溶液中Mg2+離子濃度為?????? 。已知Ksp[Mg(OH)2]=5．610-12，當(dāng)溶液pH=6時?????? (填“有”或“沒有”)Mg(OH)2沉淀析出。

（4）制得的粗硼在一定條件下生成BI3，BI3加熱分解可以得到純凈的單質(zhì)硼。現(xiàn)將??? 0．020g粗硼制成的BI3完全分解，生成的I2用0．30mol·L-1 Na2S2O3(H2S2O3為弱酸)溶液滴定至終點，消耗Na2S2O3溶液18．00mL。盛裝Na2S2O3溶液的儀器應(yīng)為??????? 滴定管(填“酸式”或“堿式”)。該粗硼樣品的純度為 ???? 。(提示：I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)

 

Answer 1

【答案】

（1）+3（2分） B4O72-+2H++5H2O= 4H3BO3（2分）Mg+B2O3===2B+3MgO（2分）?

（2）防止MgCl2水解生成Mg(OH)2（2分）?

2H2O+Mg2++2e-= H2↑+Mg(OH)2↓（2分）

（3）H2O2+2H++2e-=2H2O（2分）??? 0.045 mol·L-1（2分）? 沒有（2分）

（4）堿式（2分）? 99%（2分）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)硼砂的化學(xué)式Na2B4O7?10H2O和化合價的代數(shù)和為0，可得B的化合價為+3；B4O72-與2H+反應(yīng)可得H3BO3，離子方程式為：B4O72-+2H++5H2O= 4H3BO3；X為H3BO3晶體加熱脫水的產(chǎn)物，為B2O3，與Mg發(fā)生氧化還原反應(yīng)，化學(xué)方程式為：Mg+B2O3===2B+3MgO。

（2）MgCl2為強酸弱堿鹽，能發(fā)生水解反應(yīng)，所以MgCl2·7H2O在HCl氛圍中加熱的目的是：防止MgCl2水解生成Mg(OH)2；用惰性電極電解MgCl2溶液，陰極反應(yīng)為H2O電離出的H+放電，電解方程式為：2H2O+Mg2++2e-= H2↑+Mg(OH)2↓

（3）鎂-H2O2酸性燃料電池的正極為H2O2放電，電極方程式為：H2O2+2H++2e-=2H2O；起始電解質(zhì)溶液pH=1，pH=2時反應(yīng)的H+為：0.1mol?L?1—0.01mol?L?1=0.09mol?L?1，根據(jù)Mg+H2O2+2H+==Mg2++2H2O，可得Mg2+離子濃度為0.045 mol·L-1；溶液pH=6時，c(OH?)=10-8mol?L?1，Q [Mg(OH)2]= 0.045 mol·L-1×[10-8mol?L?1]2=4.5×10-18 < Ksp[Mg(OH)2]，所以沒有Mg(OH)2沉淀析出。

（4）Na2S2O3為強堿弱酸鹽，水解顯堿性，所以Na2S2O3溶液應(yīng)盛放在堿式滴定管內(nèi)；根據(jù)元素守恒和離子方程式可得：2B ~ 2BI3 ~ 3I2 ~ 6 S2O32-，所以粗硼樣品的純度為：0.018L×0.30mol?L?1 ×1/3×11g/mol÷×100% = 99%

考點：本題考查化學(xué)工藝流程的分析、化學(xué)方程式、離子方程式和電解方程式的書寫、鹽類的水解、原電池和電解池原理、滴定管的使用、化學(xué)計算。