Question

6．單質(zhì)硼是冶金、建材、化工、核工業(yè)等領(lǐng)域的重要原料，而金屬鎂是當(dāng)今世界高科技領(lǐng)域用途最廣泛的有色材料，廣泛應(yīng)用于航空航天等國防軍事工業(yè)．以鐵硼礦為原料，利用碳堿法工藝生產(chǎn)硼和鎂，其工藝流圖如下：
已知：鐵硼礦的主要成分為Mg₂B₂O₅•H₂O和Fe₃O₄，含有少量Al₂O₃和SiO₂等；硼砂的化學(xué)式為Na₂B₄O₇•10H₂O．
（1）鐵硼砂“研磨粉碎”的目的是增大接觸面積，提高反應(yīng)速率；操作Ⅰ的名稱為過濾；“硼泥”中除雜質(zhì)SiO₂和Al₂O₃外，其他成分為MgCO₃、Fe₃O₄（填化學(xué)式）．
（2）寫出流程圖中“碳解”過程的化學(xué)方程式：2Mg₂B₂O₅•H₂O+Na₂CO₃+3CO₂=Na₂B₄O₇+2H₂O+4MgCO₃；金屬M(fèi)g與A反應(yīng)制備硼的化學(xué)方程式為3Mg+B₂O₃$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$2B+3MgO．
（3）碳堿法工藝需兩次調(diào)節(jié)pH：①常用H₂SO₄溶液調(diào)節(jié)pH=2～3制取H₃BO₃，其離子方程式為B₄O₇^2-+2H⁺+5H₂O=4H₃BO₃↓；②制取MgCl₂•6H₂O的“凈化除雜”過程中，需先加H₂O₂溶液，其作用是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，然后用MgO調(diào)節(jié)pH約為5，其目的是使Fe³⁺水解轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃．
（4）MgCl₂•6H₂O制取MgCl₂過程中為防止MgCl₂水解需在“一定條件下”，則該條件是指HCl氣體氛圍下
（5）實(shí)驗(yàn)時不小心觸碰到NaOH，可用大量清水沖洗再涂抹硼酸，有關(guān)化學(xué)方程式為NaOH+H₃BO₃═Na[B（OH）₄]，下列關(guān)于Na[B（OH）₄]溶液中微粒濃度關(guān)系正確的是AC（填字母）．
A．c（Na⁺）+c（H⁺）=c{[B（OH）₄]^-}+c（OH^-）
B．c（Na⁺）＞c{[B（OH）₄]^-}＞c（H⁺）＞c（OH^-）
C．c（Na⁺）=c{[B（OH）₄]^-}+c（H₃BO₃）

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，碳解得到硼砂溶液（Na₂B₄O₇•10H₂O），過濾分離，碳解發(fā)生反應(yīng)：2Mg₂B₂O₅•H₂O+Na₂CO₃+3CO₂=Na₂B₄O₇+2H₂O+4MgCO₃．硼砂溶液調(diào)節(jié)pH得到硼酸，加熱分解得到A為B₂O₃．硼泥中含有MgCO₃、Fe₃O₄、Al₂O₃、SiO₂等，加入氫氧化鈉溶液，Al₂O₃、SiO₂溶解，濾渣中含有MgCO₃、Fe₃O₄，再用鹽酸溶解，得到溶液中含有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，使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀過濾除去，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．
（5）A．根據(jù)電荷守恒判斷；
B．Na[B（OH）₄]溶液溶液呈堿性；
C．根據(jù)物料守恒判斷．

解答 解：鐵硼礦的主要成分為Mg₂B₂O₅•H₂O和Fe₃O₄，含有少量Al₂O₃和SiO₂等，碳解得到硼砂溶液（Na₂B₄O₇•10H₂O），過濾分離，碳解發(fā)生反應(yīng)：2Mg₂B₂O₅•H₂O+Na₂CO₃+3CO₂=Na₂B₄O₇+2H₂O+4MgCO₃．硼砂溶液調(diào)節(jié)pH得到硼酸，加熱分解得到A為B₂O₃．硼泥中含有MgCO₃、Fe₃O₄、Al₂O₃、SiO₂等，加入氫氧化鈉溶液，Al₂O₃、SiO₂溶解，濾渣中含有MgCO₃、Fe₃O₄，再用鹽酸溶解，得到溶液中含有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，使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀過濾除去，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．
（1）鐵硼砂“研磨粉碎”的目的是：增大接觸面積，提高反應(yīng)速率，操作Ⅰ為過濾，硼泥中含有MgCO₃、Fe₃O₄、Al₂O₃、SiO₂等，“硼泥”中除雜質(zhì)SiO₂和Al₂O₃外，其他成分為MgCO₃、Fe₃O₄，
故答案為：增大接觸面積，提高反應(yīng)速率；過濾；MgCO₃、Fe₃O₄；
 （2）流程圖中“碳解”過程的化學(xué)方程式：2Mg₂B₂O₅•H₂O+Na₂CO₃+3CO₂=Na₂B₄O₇+2H₂O+4MgCO₃，金屬M(fèi)g與A反應(yīng)制備硼的化學(xué)方程式為：3Mg+B₂O₃$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$2B+3MgO，
故答案為：2Mg₂B₂O₅•H₂O+Na₂CO₃+3CO₂=Na₂B₄O₇+2H₂O+4MgCO₃；3Mg+B₂O₃$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$2B+3MgO；
（3）碳堿法工藝需兩次調(diào)節(jié)pH：①常用H₂SO₄溶液調(diào)節(jié)pH=2～3制取H₃BO₃，其離子方程式為：B₄O₇^2-+2H⁺+5H₂O=4H₃BO₃↓，②制取MgCl₂•6H₂O的“凈化除雜”過程中，需先加H₂O₂溶液，其作用是：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，然后用MgO調(diào)節(jié)pH約為5，其目的是：使Fe³⁺水解轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，
故答案為：B₄O₇^2-+2H⁺+5H₂O=4H₃BO₃↓；將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；使Fe³⁺水解轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃；
（4）MgCl₂•6H₂O制取MgCl₂過程中為防止MgCl₂水解需在“一定條件下”，則該條件是指：HCl氣體氛圍下，
故答案為：HCl氣體氛圍下；
（5）A．c（Na⁺）+c（H⁺）=c{[B（OH）₄]^-}+c（OH^-），符合電荷守恒，故A正確；
B．Na[B（OH）₄]溶液溶液呈堿性，應(yīng)為c（Na⁺）＞c{[B（OH）₄]^-}＞c（OH^-）＞c（H⁺），故B錯誤；
C．由Na、B物質(zhì)的量1：1可知，c（Na⁺）=c{[B（OH）₄]^-}+c（H₃BO₃），故C正確，
故選：AC．

點(diǎn)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(guān)鍵是對工藝流程理解，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力．