Question

12．I．及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛．硼鎂礦主要成分為Mg₂B₂O₅•H₂O．利用硼鎂礦制取金屬鎂及粗硼的工藝流程為（部分步驟已省略）：

回答下列有關(guān)問題：
（1）圖中操作1的步驟為蒸發(fā)濃縮、蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、洗滌、低溫干燥；
（2）MgCl₂•7H₂O需要在HCl氛圍中加熱，其目的是防止MgCl₂水解生成Mg（OH）₂．
（3）制得的粗硼可以在一定條件下生成BI₃，BI₃加熱分解可以得到純凈的單質(zhì)硼．現(xiàn)將0.2000g粗硼制成的BI₃完全分解，將生成的I₂配制成100mL溶液，用酸式滴定管（填“酸式”或“堿式”）量取10mL碘水溶液放入錐形瓶中，向其中滴加幾滴淀粉溶液，用0.3000mol•L^-1 Na₂S₂O₃溶液滴定至終點，如何判斷滴定終點：滴加最后一滴Na₂S₂O₃溶液，錐形瓶中藍色恰好褪去，且半分鐘不恢復原色；滴定至終點時，消耗Na₂S₂O₃溶液18.00mL，則該粗硼樣品的純度為99%（提示：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）．
Ⅱ．學家預言：21世紀是鈦的世紀．工業(yè)上利用上述I中副產(chǎn)物Cl₂和鈦白粉（TiO₂）生產(chǎn)海綿鈦（Ti）的一種工藝流程如下：

已知：①Mg（s）+Cl₂（g）═MgCl₂（s）△H=-641kJ•mol^-1
②Cl₂（g）+$\frac{1}{2}$Ti（s）═$\frac{1}{2}$TiCl₄（l）△H=-385kJ•mol^-1
（4）鈦白粉是利用TiO²⁺發(fā)生水解生成鈦酸（H₂TiO₃）沉淀，再煅燒沉淀制得的．TiO²⁺發(fā)生水解的離子方程式為TiO²⁺+2H₂O═H₂TiO₃↓+2H⁺．
（5）反應Ⅰ在800～900℃下進行，還生成一種可燃性無色氣體，該反應的化學方程式為2Cl₂+TiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；反應Ⅱ的熱化學方程式為2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512kJ/mol．

Answer 1

分析 硼鎂礦主要成分為Mg₂B₂O₅•H₂O，利用硼鎂礦制取金屬鎂及粗硼的工藝流程中硼鎂礦加入氫氧化鈉濃溶液過濾得到氯化鎂，加入濃鹽酸溶解通過蒸發(fā)濃縮得到氯化鎂結(jié)晶水合物，在氯化氫氣流中加熱得到氯化鎂固體，過電解得到鎂，鎂和B₂O₃在高溫條件下生成粗硼，
（1）從氯化鎂溶液中獲得氯化鎂晶體可以通過蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶的方法獲得；
（2）氯化鎂在水溶液中水解生成氫氧化鎂；
（3）碘水溶液呈酸性，選擇酸式滴定管，滴定終點時，溶液中的碘完全反應，根據(jù)溶液中的顏色變化可判斷終點；根據(jù)反應方程式及滴定數(shù)據(jù)計算出粗硼中硼的含量；
（4）已知TiO²⁺發(fā)生水解生成鈦酸（H₂TiO₃）沉淀，根據(jù)元素守恒寫出反應的離子方程式；
（5）由工藝流程圖及題中信息可知反應物為氯氣、二氧化鈦和焦炭，生成物為四氯化鈦和一種可燃性氣體，根據(jù)反應前后元素種類不變，可知此可燃性氣體是由碳元素和氧元素組成的一氧化碳，寫出反應的化學方程式即可；依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式．

解答 解：硼鎂礦主要成分為Mg₂B₂O₅•H₂O，利用硼鎂礦制取金屬鎂及粗硼的工藝流程中硼鎂礦加入氫氧化鈉濃溶液過濾得到氯化鎂，加入濃鹽酸溶解通過蒸發(fā)濃縮得到氯化鎂結(jié)晶水合物，在氯化氫氣流中加熱得到氯化鎂固體，過電解得到鎂，鎂和B₂O₃在高溫條件下生成粗硼，
（1）從氯化鎂溶液中獲得氯化鎂晶體可以通過蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶的方法獲得，故答案為：蒸發(fā)濃縮；降溫結(jié)晶；
（2）MgCl₂•7H₂O需要在HCl氛圍中加熱，是為了防止氯化鎂水解生成氫氧化鎂，故答案為：防止MgCl₂水解生成Mg（OH）₂；
（3）碘水溶液呈酸性，選擇酸式滴定管，滴定終點時，溶液中的碘完全反應，所以滴定終點時的現(xiàn)象為滴加最后一滴Na₂S₂O₃溶液，錐形瓶中藍色恰好褪去，且半分鐘不恢復原色；硫代硫酸鈉的物質(zhì)的量為：0.30mol/L×0.018L=0.0054mol，根據(jù)關(guān)系式：B～BI₃～$\frac{3}{2}$I₂～3S₂O₃^2-，n（B）=$\frac{1}{3}$n（S₂O₃^2-）=0.0018mol，
硼的質(zhì)量為：11g/mol×0.0018mol=0.0198g，粗硼中硼的含量為：$\frac{0.0198g}{0.02g}$×100%=99%，
故答案為：酸式；滴加最后一滴Na₂S₂O₃溶液，錐形瓶中藍色恰好褪去，且半分鐘不恢復原色；99%；
（4）已知TiO²⁺發(fā)生水解生成鈦酸（H₂TiO₃）沉淀和氫離子，其離子方程式為TiO²⁺+2H₂O═H₂TiO₃↓+2H⁺，故答案為：TiO²⁺+2H₂O═H₂TiO₃↓+2H⁺；
（5）反應Ⅰ、由工藝流程圖及題中信息可知反應物為氯氣、二氧化鈦和焦炭，生成物為四氯化鈦和一種可燃性氣體，根據(jù)反應前后元素種類不變，可知此可燃性氣體是由碳元素和氧元素組成的一氧化碳，反應的化學方程式為：2Cl₂+TiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；根據(jù)①Mg（s）+Cl₂（g）═MgCl₂（s）△H=-641kJ•mol^-1
②Cl₂（g）+$\frac{1}{2}$Ti（s）═$\frac{1}{2}$TiCl₄（l）△H=-385kJ•mol^-1，由蓋斯定律①×2-②×2，得到熱化學方程式為：2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512kJ/mol，
故答案為：2Cl₂+TiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512kJ/mol．

點評 本題屬于信息給予題，涉及了熱化學方程式的書寫方法和蓋斯定律的計算應用，電解池電極判斷和電極反應書寫，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．