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(wèn)題：

（1）硼氫化鈉(NaBH4)是硼的重要化合物。

①NaBH4中B元素的化合價(jià)為___。

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)的另一種產(chǎn)物為甲醇鈉(CH3ONa)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___。NaBH4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Mg2B2O5·H2O，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：

金屬離子	Fe3+	Al3+
開(kāi)始沉淀的PH	2.7	3.1
沉淀完全的PH	3.7	4.9

“浸出”時(shí)，將鐵硼礦石粉碎的目的為___。

濾渣1的主要成分為___。

“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≈5.0的目的是___。

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�，F(xiàn)將0.025g粗硼制成的BI3完全分解，生成的I2用0.30mol·L-1Na2S2O3溶液滴定(I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)至終點(diǎn)，消耗18.00mLNa2S2O3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 SiO2、CaSO4 將其中的氧化為 使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀、Al3＋轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀而除去 堿式 77.8%

【解析】

(1)①根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0，得出B為化合價(jià)；

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)的另一種產(chǎn)物為甲醇鈉（CH3ONa），該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NaH+B(OCH3)3＝NaBH4+3CH3ONa；NaBH4與水反應(yīng)生成NaBO2和H2，NaBH4＋2H2O＝NaBO2＋4H2↑，NaBH4中H被氧化，得到氧化產(chǎn)物，水中氫被還原，得到還原產(chǎn)物；

(2)以鐵硼礦（主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）為原料制備硼酸（H3BO3），由流程可知，加硫酸溶解只有SiO2不溶，Mg2B2O5·H2O+2H2SO4＝2H3BO3+2MgSO4，CaO轉(zhuǎn)化為微溶于水的CaSO4，“凈化除雜”需先加H2O2溶液，將亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，使鐵離子、鋁離子均轉(zhuǎn)化為沉淀，則濾渣為氫氧化鋁、氫氧化鐵，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾分離出H3BO3。

(1)①NaBH4中Na是+1價(jià)，H是-1價(jià)，則B元素的化合價(jià)，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0，得出B為+3價(jià)；

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)的另一種產(chǎn)物為甲醇鈉（CH3ONa），該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NaH+B(OCH3)3＝NaBH4+3CH3ONa；NaBH4與水反應(yīng)生成NaBO2和H2，NaBH4＋2H2O＝NaBO2＋4H2↑，NaBH4中H被氧化，得到氧化產(chǎn)物，水中氫被還原，得到還原產(chǎn)物，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1:1，故答案為：4NaH+B(OCH3)3＝NaBH4+3CH3ONa；1：1；

(2)①“浸出”時(shí)，將鐵硼礦石粉碎的目的為增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，故答案為：增大接觸面積，加快反應(yīng)速率；

②加硫酸溶解只有SiO2不溶，Mg2B2O5·H2O+2H2SO4＝2H3BO3+2MgSO4，CaO轉(zhuǎn)化為微溶于水的CaSO4，利用Fe3O4的磁性，可將其從“浸渣”中分離。“浸渣”中還剩余的物質(zhì)是SiO2、CaSO4，濾渣1的主要成分為SiO2、CaSO4，故答案為：SiO2、CaSO4；

③“凈化除雜”需先加H2O2溶液，其目的為將其中的氧化為，然后再調(diào)節(jié)溶液的pH≈5.0的目的是使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀、Al3＋轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀而除去，故答案為：將其中的氧化為；使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀、Al3＋轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀而除去；

④Na2S2O3溶液呈堿性，應(yīng)放在堿式滴定管中；硫代硫酸鈉的物質(zhì)的量為：0.30mol·L－1×0.018L=0.0054mol，根據(jù)關(guān)系式：B～BI3～I2～3S2O32－，則n(B)=n(S2O32－)=0.0018mol，硼的質(zhì)量為：10.81g·mol－1×0.0018mol=0.01944g，粗硼中硼的含量為：×100%=77.8%，故答案為：堿式；77.8%。