Question

【題目】已知：硼鎂礦主要成分為Mg2B2O5·H2O，硼砂的化學(xué)式為Na2B4O7·10H2O。利用硼鎂礦制取金屬鎂及粗硼的工藝流程為：

回答下列有關(guān)問題：

（1）硼砂中B的化合價(jià)為 ，將硼砂溶于熱水后，常用稀H2SO4調(diào)pH＝2～3制取H3BO3，該反應(yīng)的離子方程式為 。

（2）MgCl2·7H2O需要在HCl氛圍中加熱，其目的是 。若用惰性電極電解MgCl2溶液，其陰極反應(yīng)式為 。

（3）鎂－H2O2酸性燃料電池的反應(yīng)原理為 Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O， 則正極反應(yīng)式為 。常溫下，若起始電解質(zhì)溶液pH＝1，則pH＝2時(shí)，溶液中Mg2＋濃度為______。當(dāng)溶液pH＝6時(shí)， (填“有”或“沒有”)Mg(OH)2沉淀析出(已知Ksp[Mg(OH)2]＝5．6×10－12)。

（4）制得的粗硼在一定條件下生成BI3，BI3加熱分解可以得到純凈的單質(zhì)硼。現(xiàn)將0．020 g粗硼制成的BI3完全分解，生成的I2用0．30 mol·L－1Na2S2O3溶液滴定至終點(diǎn)，消耗Na2S2O3溶液18．00 mL。該粗硼樣品的純度為____(提示：I2＋2S2O===2I－＋S4O)(結(jié)果保留一位小數(shù))。

Answer 1

【答案】(12分)

（1）+3；B4O＋2H＋＋5H2O=4H3BO3；

（2）抑制MgCl2的水解；2H2O＋Mg2＋＋2e－=H2↑＋Mg(OH)2↓；

（3）H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O；0.045mol·L－1；沒有；

（4） 97.2%；

【解析】

試題分析：（1）硼砂的化學(xué)式為Na2B4O710H2O，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)和計(jì)算得到硼元素化合價(jià)為+3價(jià)；用H2SO4調(diào)pH2～3，硼砂中的Na2B4O7在酸溶液中生成H3BO3 ，反應(yīng)的離子方程式為：B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3，故答案為：+3；B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3；

（2）MgCl27H2O需要在HCl氛圍中加熱，是為了防止氯化鎂水解生成氫氧化鎂；若用惰性電極電解MgCl2溶液，陰極氫離子得到電子生成氫氣，水的電離平衡破壞，水電離生成氫氧根離子濃度增大，和鎂離子形成氫氧化鎂沉淀，合并寫出陰極反應(yīng)式為：2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg(OH)2↓；故答案為：抑制MgCl2的水解；2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg(OH)2↓；

（3）鎂-H2O2酸性燃料電池的反應(yīng)機(jī)理為Mg+H2O2+2H+═Mg2++2H2O，正極上是過氧化氫得到電子生成水的反應(yīng)，正極反應(yīng)式H2O2+2H++2e-=2H2O；若起始電解質(zhì)溶液pH=1，則pH=2時(shí)溶液中，氫離子濃度減小0.1mol/L-0.01mol/L=0.09mol/L，依據(jù)反應(yīng)方程式得到Mg2+離子濃度=0.045mol/L；Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12，當(dāng)溶液pH=6時(shí)，c(OH-)=10-8mol/L，則Qc=c(Mg2+)×c2(OH-)=0.045mol/L×10-16mol/L=4.5×10-18＜Ksp[Mg(OH)2]，說明無氫氧化鎂沉淀生成；故答案為：H2O2+2H++2e-=2H2O；0.045 molL-1；沒有；

（4）硫代硫酸鈉溶液呈堿性，選擇堿式滴定管；硫代硫酸鈉的物質(zhì)的量為：0.30mol/L×0.018L=0.0054mol，根據(jù)關(guān)系式：B～BI3～I2～3S2O32-，n(B)=n(S2O32-)=0.0018mol，硼的質(zhì)量為：10.8g/mol×0.0018mol=0.01944g，粗硼中硼的含量為：×100%=97.2%，故答案為：堿式；97.2%