Question

【題目】鎂、硼及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。已知：硼、鋁同主族；硼砂常指四硼酸鈉的十水合物，化學(xué)式為Na2B4O7·10H2O。利用硼鎂礦（主要成分為Mg2B2O5·H2O）制取金屬鎂及粗硼的工藝流程圖如圖所示：

（1）Mg2B2O5·H2O 中B的化合價(jià)為______價(jià)。

（2）操作②的主要步驟是_______________和過(guò)濾，從而獲得MgCl26H2O。

（3）MgCl26H2O在HCl氛圍中加熱才能制得無(wú)水氯化鎂。其原因是____________________；若用情性電極電解MgCl2溶液，其陰極反應(yīng)式為_____________________________。

（4）硼砂溶于90℃熱水后，常用稀硫酸調(diào)pH至2~3制取H3BO3晶體，該反應(yīng)的離子方程式為______；X為硼酸晶體加熱完全脫水后的產(chǎn)物，其與Mg反應(yīng)制取粗硼的化學(xué)方裎式為_____________。

（5）鎂-H2O2酸性燃料電池的反應(yīng)機(jī)理為Mg+H2O2+2H+=Mg2++2H2O。常溫下，若起始電解質(zhì)溶液pH=1，則當(dāng)pH =2時(shí)，溶液中Mg2+的濃度為___________。

（6）制得的粗硼在一定條件下可反位生成BI3，BI3加熱分解即可得到純凈的單質(zhì)硼�，F(xiàn)將mg粗硼制成的BI3充全分解，生成的I2用c mol L-1Na2S2O3溶液滴定至終點(diǎn)，三次消耗Na2S2O3溶液的體積平均值為 VmL。則該粗硼樣品的純度為___________。（提示：I2+2S2O32-=2I-+S4O62-）

Answer 1

【答案】 +3 加熱濃縮、冷卻結(jié)晶 抑制MgCl2水解 2H2O+2e-+Mg2+=H2↑+Mg(OH)2↓ B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3 3Mg+B2O32B+3MgO 0.045mol·L-1 %（其他合理表達(dá)式也給分）

【解析】（1）鈉元素化合價(jià)為+1價(jià)，氧元素化合價(jià)-2價(jià)，依據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算得：硼元素化合價(jià)為+3價(jià)。

（2）從溶液中得到結(jié)晶水合物為防止失去結(jié)晶水，不能直接蒸發(fā)結(jié)晶，應(yīng)采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶的方法。

（3）MgCl2是強(qiáng)酸弱堿鹽，水解顯酸性，加熱會(huì)促進(jìn)Mg2+水解，在HCl氛圍中加熱，可抑制MgCl2水解；情性電極電解MgCl2溶液，陰極上由水電離的H+得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成H2，同時(shí)Mg2+會(huì)結(jié)合OH-生成沉淀，反應(yīng)式為：2H2O+2e-+Mg2+=H2↑+Mg(OH)2↓。

（4）由化學(xué)式可知，硼砂溶于90℃熱水后，用稀硫酸調(diào)pH至2~3制取H3BO3，B的化合價(jià)并沒(méi)有發(fā)生變化，根據(jù)原子守恒和電荷守恒，離子方程式為：B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3；X為H3BO3晶體加熱脫水的產(chǎn)物，則為B2O3，與Mg反應(yīng)生成粗硼和氧化鎂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Mg+B2O32B+3MgO。

（5）鎂-H2O2酸性燃料電池：Mg+H2O2+2H+=Mg2++2H2O，正極上是過(guò)氧化氫中-1價(jià)O得到電子生成水，正極反應(yīng)式為：H2O2+2H++2e-=2H2O；若起始pH=1，則pH=2時(shí)溶液中，氫離子濃度減小0.1molL-1-0.01 molL-1=0.09 molL-1，依據(jù)總反應(yīng)式得c(Mg2+)=0.045 molL-1。

（6）由題意根據(jù)關(guān)系式：B～BI3～I2～3S2O32-，得：n（B）=n（S2O32-）=c×V×10-3mol，所以該粗硼樣品的純度為： c×V×10-3mol×11gmol-1÷m g×100%=。