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+2S2O32-=2I-+S4O62-)

 

Answer 1

【答案】

（1）+3（2分） B4O72-+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）

【解析】

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；B4O72-与2H+反应可得H3BO3，离子方程式为：B4O72-+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 S2O32-，所以粗硼样品的纯度为：0.018L×0.30mol?L?1 ×1/3×11g/mol÷×100% = 99%

考点：本题考查化学工艺流程的分析、化学方程式、离子方程式和电解方程式的书写、盐类的水解、原电池和电解池原理、滴定管的使用、化学计算。