Question

17．硼是工業(yè)生產(chǎn)和國防科技的重要原料，以鐵硼礦（主要成分為Mg₂B₂O₅•H₂O和Fe₃O₄，含有少量A1₂O₃和SiO₂雜質(zhì)）為原料．生產(chǎn)硼的流程如下：

請回答：
（1）Mg₂B2O₅•H₂O中B元素的化合價為+3．
（2）“碳解”時生成Na₂B₄O₇的離子方程式為2Mg₂B₂O₅+CO₃^2-+3CO₂=B₄O₇^2-+H₂O+4MgCO₃．
（3）凋節(jié)溶液pH為5的目的為使鐵離子、鋁離子形成氫氧化物沉淀而除去．
（4）從濾液2中得到MgCl₂時的操作方怯為將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾，洗滌，將晶體在干燥HCl的熱氣流中加熱．
（5）制備B單質(zhì)時，需適當補充Mg．理由為使B₂O₃充分反應．

Answer 1

分析 鐵硼礦的主要成分為Mg₂B₂O₅•H₂O和Fe₃O₄，含有少量Al₂O₃和SiO₂等，碳解得到Na₂B₄O₇溶液，過濾分離，碳解發(fā)生反應：2Mg₂B₂O₅•H₂O+Na₂CO₃+3CO₂=Na₂B₄O₇+2H₂O+4MgCO₃．Na₂B₄O₇溶液調(diào)節(jié)pH得到硼酸，加熱分解得到B₂O₃．硼泥中含有MgCO₃、Fe₃O₄、Al₂O₃、SiO₂等，加入鹽酸溶液，Al₂O₃、Fe₃O₄、MgCO₃溶解，過濾，得到溶液中含有AlCl₃、MgCl₂、FeCl₂、FeCl₃，加H₂O₂溶液將亞鐵離子氧化為鐵離子，再調(diào)節(jié)溶液pH，使鋁離子鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀過濾除去，濾液經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到MgCl₂•6H₂O，為防止氯化鎂水解，在HCl環(huán)境下加熱失去結(jié)晶水，最后電解熔融氯化鎂得到Mg，Mg與B₂O₃反應得到B單質(zhì)，據(jù)此分析．

解答 解：（1）Mg₂B2O₅•H₂O中鎂元素+2價，氧元素-2價，根據(jù)化合物中化合價的代數(shù)和為0，B元素化合價為+3價；
故答案為：+3；
（2）“碳解”時生成Na₂B₄O₇的離子方程式為：2Mg₂B₂O₅+CO₃^2-+3CO₂=B₄O₇^2-+H₂O+4MgCO₃；
故答案為：2Mg₂B₂O₅+CO₃^2-+3CO₂=B₄O₇^2-+H₂O+4MgCO₃；
（3）凋節(jié)溶液pH為5的目的為使鐵離子、鋁離子形成氫氧化物沉淀而除去；
故答案為：使鐵離子、鋁離子形成氫氧化物沉淀而除去；
（4）濾液經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到MgCl₂•6H₂O，為防止氯化鎂水解，故在HCl環(huán)境下加熱失去結(jié)晶水得到MgCl₂，操作為將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾，洗滌，將晶體在干燥HCl的熱氣流中加熱；
故答案為：將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾，洗滌，將晶體在干燥HCl的熱氣流中加熱；
（5）為使B₂O₃充分反應，制備B單質(zhì)時，需適當補充Mg，故答案為：使B₂O₃充分反應．

點評 本題考查物質(zhì)制備工藝流程，涉及物質(zhì)的分離與提純、對原理與條件控制分析、鹽類水解等，關鍵是對工藝流程理解，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力．