Question

硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。
已知：硼镁矿主要成分为Mg₂B₂O₅?H₂O，硼砂的化学式为Na₂B₄O₇?10H₂O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为：

回答下列有关问题：
（1）硼砂中B的化合价为        ，溶于热水后，常用H₂SO₄调pH2～3制取H₃BO₃，反应的离子方程式为             。X为H₃BO₃晶体加热脱水的产物，其与Mg制取粗硼的化学方程式为               。
（2）MgCl₂·7H₂O需要在HCl氛围中加热，其目的是                           。若用惰性电极电解MgCl₂溶液，其阴极反应式为                 。
（3）镁-H₂O₂酸性燃料电池的反应机理为Mg+H₂O₂+2H⁺==Mg²⁺+2H₂O，则正极反应式为                  。若起始电解质溶液pH=1，则pH=2时溶液中Mg²⁺离子浓度为       。已知Ksp[Mg(OH)₂]=5．610^-12，当溶液pH=6时       (填“有”或“没有”)Mg(OH)₂沉淀析出。
（4）制得的粗硼在一定条件下生成BI₃，BI₃加热分解可以得到纯净的单质硼。现将    0．020g粗硼制成的BI₃完全分解，生成的I₂用0．30mol·L^-1 Na₂S₂O₃(H₂S₂O₃为弱酸)溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液18．00mL。盛装Na₂S₂O₃溶液的仪器应为       滴定管(填“酸式”或“碱式”)。该粗硼样品的纯度为       。(提示：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-)

Answer 1

（1）+3（2分） B₄O₇^2-+2H⁺+5H₂O= 4H₃BO₃（2分）Mg+B₂O₃===2B+3MgO（2分） 
（2）防止MgCl₂水解生成Mg(OH)₂（2分） 
2H₂O+Mg²⁺+2e^-= H₂↑+Mg(OH)₂↓（2分）
（3）H₂O₂+2H⁺+2e^-=2H₂O（2分）    0.045 mol·L^-1（2分） 没有（2分）
（4）碱式（2分）  99%（2分）

试题分析：（1）根据硼砂的化学式Na₂B₄O₇?10H₂O和化合价的代数和为0，可得B的化合价为+3；B₄O₇^2-与2H⁺反应可得H₃BO₃，离子方程式为：B₄O₇^2-+2H⁺+5H₂O= 4H₃BO₃；X为H₃BO₃晶体加热脱水的产物，为B₂O₃，与Mg发生氧化还原反应，化学方程式为：Mg+B₂O₃===2B+3MgO。
（2）MgCl₂为强酸弱碱盐，能发生水解反应，所以MgCl₂·7H₂O在HCl氛围中加热的目的是：防止MgCl₂水解生成Mg(OH)₂；用惰性电极电解MgCl₂溶液，阴极反应为H₂O电离出的H⁺放电，电解方程式为：2H₂O+Mg²⁺+2e^-= H₂↑+Mg(OH)₂↓
（3）镁-H₂O₂酸性燃料电池的正极为H₂O₂放电，电极方程式为：H₂O₂+2H⁺+2e^-=2H₂O；起始电解质溶液pH=1，pH=2时反应的H⁺为：0.1mol?L?¹—0.01mol?L?¹=0.09mol?L?¹，根据Mg+H₂O₂+2H⁺==Mg²⁺+2H₂O，可得Mg²⁺离子浓度为0.045 mol·L^-1；溶液pH=6时，c(OH?)=10^-8mol?L?¹，Q [Mg(OH)₂]=" 0.045" mol·L^-1×[10^-8mol?L?¹]²=4.5×10^-18 < Ksp[Mg(OH)₂]，所以没有Mg(OH)₂沉淀析出。
（4）Na₂S₂O₃为强碱弱酸盐，水解显碱性，所以Na₂S₂O₃溶液应盛放在碱式滴定管内；根据元素守恒和离子方程式可得：2B ~ 2BI3 ~ 3I₂ ~ 6 S₂O₃^2-，所以粗硼样品的纯度为：0.018L×0.30mol?L?¹×1/3×11g/mol÷×100% = 99%