Question

【題目】以生產(chǎn)硼砂晶體的廢渣為原料制取七水合硫酸鎂的工藝流程如下：

資料：(1)生產(chǎn)硼砂晶體的廢渣主要成分是MgO，還含有Na2B4O7、CaO、Fe2O3、FeO：MnO、SiO2等雜質(zhì)。

(2)濾渣C的成分為CaSO4·2H2O

回答下列問題：

(1)“酸浸”實(shí)驗(yàn)中，鎂的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知，當(dāng)鎂的浸出率為80%時(shí)，所采用的實(shí)驗(yàn)條件為___________；

(2)濾渣B中含有不溶于稀鹽酸、但能溶于熱的濃鹽酸的黑色固體，寫出生成該黑色固體的離子方程式______________________；

(3)流程中加入的物質(zhì)A是______________________；

(4)從濾液C中得到MgSO4·7H2O步驟為______________________；

(5)硼砂也可用于工業(yè)上制取NaBH4，NaBH4被稱為有機(jī)化學(xué)中的“萬(wàn)能還原劑”。

①寫出NaBH4的電子式：___________；

②“有效氫含量”可用來(lái)衡量含氫還原劑的還原能力，其定義是：每克含氫還原劑的還原能力相當(dāng)于多少克H2的還原能力。NaHB4的有效氫含量為___________(保留兩位小數(shù))。

Answer 1

【答案】100℃、2.8h左右 ClO-+Mn2++H2O=MnO2↓+ClO-+2H+ MgO（或Ca(OH)2、CaCO3等合理答案均可） 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥 0.21

【解析】

分析流程，硼鎂泥中主要有MgO，還含有Na2B4O7、CaO、Fe2O3、FeO、MnO、SiO2等雜質(zhì)，通過硫酸酸浸，得到濾渣為SiO2，濾液中含有Na+、Ca2+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、H+、SO42-、B4O72-，經(jīng)過NaClO溶液處理，NaClO在酸性溶液中具有一定的氧化性，將Fe2+氧化為Fe3+，將Mn2+氧化為MnO2，加入MgO處理，形成Fe(OH)3和MnO2，這就是濾渣B，濾液經(jīng)過蒸發(fā)濃縮，趁熱過濾，得到濾渣C為CaSO42H2O，此時(shí)濾液中存在Na+、B4O72-、SO42-、Mg2+，濾液經(jīng)過冷卻結(jié)晶，得到MgSO47H2O和硼砂溶液，據(jù)此分析；

(5)①NaBH4的電子式，存在Na+和BH4-，據(jù)此寫出電子式；
②根據(jù)有效含氫量的定義，每克含氫還原劑的還原能力相當(dāng)于多少克H2的還原能力，H2做還原劑，1molH2失去電子2mol，結(jié)合電子得失守恒計(jì)算；

(1) 由圖可知，當(dāng)鐵的浸出率為80%時(shí)，所采用的實(shí)驗(yàn)條件為選擇溫度為100℃、2.8h左右；

(2) 濾渣B中含有不溶于稀鹽酸但能溶于濃鹽酸的黑色固體，根據(jù)流程分析，應(yīng)為MnO2，由NaClO在酸性溶液中氧化Mn2+得到，考慮到介質(zhì)為酸性，H+參與反應(yīng)或反應(yīng)生成H+，則生成黑色固體的離子方程式為：ClO-+Mn2++H2O═MnO2+Cl-+2H+；

(3)流程中加入物質(zhì)A的目的是中和溶液的H+，促進(jìn)溶液中的Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀，結(jié)合不引入新的雜質(zhì)的前提下，A應(yīng)選擇MgO(或Ca(OH)2、CaCO3等)；

(4)將濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，最終獲得MgSO4·7H2O晶體；

(5)①NaBH4為離子化合物，含有Na+和BH4-，則NaBH4的電子式為；

②根據(jù)有效含氫量的定義，每克含氫還原劑的還原能力相當(dāng)于多少克H2的還原能力，H2做還原劑，1molH2失去電子2mol，1gH2的物質(zhì)的量為=0.5mol，0.5molH2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為1mol，根據(jù)電子得失守恒，NaBH4也應(yīng)轉(zhuǎn)移1mol電子，NaBH4中H為-1價(jià)，做還原劑時(shí)，H從-1價(jià)升高為+1價(jià)，1molNaBH4轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4×2=8mol，則轉(zhuǎn)移1mol電子消耗NaBH4的物質(zhì)的量為0.125mol，其質(zhì)量為0.125mol×38g/mol=4.75g，即1gH2相當(dāng)于4.75gNaBH4，那么1gNaBH4相當(dāng)于gH2，即0.21gH2，故答案為：0.21。