Question

【題目】硼在冶金、核工業(yè)、農(nóng)業(yè)、高新材料等方面都有重要的應(yīng)用，一種利用硼鎂礦制取粗研的工藝流程：

已知:硼鎂礦的主要成分為Mg2B2O5·H2O，硼砂的化學(xué)式為Na2B4O7)·10H2O。

回答下列問題：

(1)硼鎂礦要粉碎處理，其目的是_______，NaOH濃溶液與硼鎂礦反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________(不考慮雜質(zhì)參與反應(yīng))。

(2)實(shí)驗(yàn)室過濾操作中要用到的玻璃儀器包括燒杯、_______、______。洗滌沉淀的操作方法為_____________________________________。

(3)試解釋流程中生成無水MgCl2需在HCl氛圍中進(jìn)行的原因：___________________。

(4)已知H3BO3為一元弱酸，其與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaOH+H3BO3=Na[B(OH)4]，寫出H3BO3的電離方程式：_________________________________________。

(5)實(shí)驗(yàn)測(cè)得一定質(zhì)量的H3BO3在不同溫度下分解的曲線如圖所示。圖中A、B、C、D點(diǎn)對(duì)應(yīng)得到的物質(zhì)都為純凈物。

①C對(duì)應(yīng)的物質(zhì)可表示為2B2O3·nH2O，則n=_______

②寫出C到D過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________。

Answer 1

【答案】增大固體與溶液的接觸面積，增大反應(yīng)速率 Mg2B2O5H2O+2NaOH=2Mg(OH)2 +2NaBO2 漏斗 玻璃棒 向漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下，重復(fù)操作2~3次 抑制MgCl2水解或防止生成Mg(OH)2 H3BO3+ H2O[B(OH)4]-+H+ 1 H2B4O72B2O3+H2O

【解析】

硼鎂礦主要成分為Mg2B2O5H2O，硼砂的化學(xué)式為Na2B4O710H2O；硼鎂礦加入氫氧化鈉濃溶液，待完全溶解后再過濾得到濾渣氫氧化鎂，濾渣中加入濃鹽酸溶解，通過蒸發(fā)濃縮得到氯化鎂結(jié)晶水合物，在氯化氫氣流中加熱得到氯化鎂固體，電解得到鎂；濾液中主要是NaBO2，濃縮后通入適量二氧化碳?xì)怏w得到硼砂，溶于熱水后調(diào)pH至2～3制取H3BO3，冷卻結(jié)晶得到H3BO3晶體，加熱得到B2O3，Mg和B2O3混合在高溫下生成MgO和B。

(1)硼鎂礦的主要成分為Mg2B2O5H2O，難溶于水，所以預(yù)先進(jìn)行粉碎處理以增大固體與溶液的接觸面積，增大反應(yīng)速率；根據(jù)后續(xù)對(duì)濾渣的處理可知濾渣為Mg(OH)2，B元素變?yōu)?/span>2NaBO2，結(jié)合元素守恒可得化學(xué)方程式為Mg2B2O5H2O+2NaOH=2Mg(OH)2 +2NaBO2；

(2)過濾用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒；洗滌沉淀是為了除去其表面的雜質(zhì)，洗滌操作為向漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下，重復(fù)操作2~3次；

(3)MgCl2中Mg2+會(huì)水解生成Mg(OH)2，若直接加熱MgCl2·7HO，則會(huì)促進(jìn)水解，不能得到無水MgCl2 ，所以要在HCl氛圍中加熱，抑制MgCl2水解，得到無水MgCl2；

(4)由于H3BO3為一元弱酸，其與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaOH+ H3BO3=Na[B(OH)4]，說明其酸根離子為[B(OH)4]-，H3BO3本身不能電離出H+，但在水中易結(jié)合一個(gè)OH-生成[B(OH)4]-，同時(shí)生成H+，從而體現(xiàn)弱酸性，所以其電離方程式為H3BO3+ H2O[B(OH)4]-+H+；

(5)①依據(jù)圖中數(shù)據(jù)，起始時(shí)有248gH3BO3，物質(zhì)的量為4 mol，第一次分解得到產(chǎn)物176 g，失水72 g(即4 mol)，因此B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物質(zhì)為HBO2 (物質(zhì)的量為4 mol)，第二次分解得到產(chǎn)物158g，再失水1 mol，依據(jù)原子守恒，C點(diǎn)得到的物質(zhì)的化學(xué)式為H2B4O7，故可表示為2B2O3·H2O，即n=1；

②第三次分解再失水1mol，所以第三次失水后的產(chǎn)物為B2O3，故C到D的化學(xué)方程式為H2B4O72B2O3+H2O。