Question

【题目】镁、硼及其化合物在工农业生产中应用广泛。已知：硼、铝同主族；硼砂常指四硼酸钠的十水合物，化学式为Na2B4O7·10H2O。利用硼镁矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O）制取金属镁及粗硼的工艺流程图如图所示：

（1）Mg2B2O5·H2O 中B的化合价为______价。

（2）操作②的主要步骤是_______________和过滤，从而获得MgCl26H2O。

（3）MgCl26H2O在HCl氛围中加热才能制得无水氯化镁。其原因是________________；若用情性电极电解MgCl2溶液，其阴极反应式为_____________________________。

（4）硼砂溶于90℃热水后，常用稀硫酸调pH至2～3制取H3BO3晶体，该反应的离子方程式为______；X为硼酸晶体加热完全脱水后的产物，其与Mg反应制取粗硼的化学方裎式为_____________。

（5）镁-H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg+H2O2+2H+=Mg2++2H2O。常温下，若起始电解质溶液pH=1，则当pH =2时，溶液中Mg2+的浓度为___________。

Answer 1

【答案】 +3 加热浓缩、冷却结晶 抑制MgCl2水解 2H2O+2e-+Mg2+=H2↑+Mg(OH)2↓ B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3 3Mg+B2O32B+3MgO 0.045mol/L

【解析】（1）Mg元素化合价为+2价，氧元素化合价-2价，依据化合价代数和为0计算可得到硼元素化合价为+3价。（2）从溶液中得到结晶水合物为防止失去结晶水，不能直接蒸发结晶，应采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法。（3）MgCl2是强酸弱碱盐，水解显酸性，加热会促进Mg2+水解，在HCl氛围中加热，可抑制MgCl2水解；情性电极电解MgCl2溶液，阴极上由水电离的H+得电子发生还原反应生成H2，同时Mg2+会结合OH－生成沉淀，因此阴极的电极反应式为：2H2O+2e－+Mg2+=H2↑+Mg(OH)2↓。（4）由化学式可知，硼砂溶于90℃热水后，用稀硫酸调pH至2~3制取H3BO3，B的化合价并没有发生变化，根据原子守恒和电荷守恒可知反应的离子方程式为：B4O72－+2H++5H2O=4H3BO3；X为H3BO3晶体加热脱水的产物，则为B2O3，与Mg反应生成粗硼和氧化镁，反应的化学方程式为3Mg+B2O32B+3MgO。（5）若起始pH=1，则pH=2时溶液中，氢离子浓度减小0.1molL－1－0.01 molL－1=0.09 molL－1，依据总反应式Mg+H2O2+2H+=Mg2++2H2O可得c(Mg2+)=0.045 molL－1。