Question

8．硼、鎂及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛．已知：硼鎂礦主要成分為Mg₂B₂O₅•H₂O，硼砂的化學式為Na₂B₄O7•10H₂O．利用硼鎂礦制取金屬鎂及粗硼的工藝流程如圖．

回答下列有關問題：
（1）硼砂中B的化合價為+3，溶于熱水后，常用H₂SO₄調(diào)pH到2～3制取H₃BO₃，反應的離子方程式為B₄O₇^2-+2H⁺+5H₂O=4H₃BO₃．
（2）X為H₃BO₃晶體加熱脫水的產(chǎn)物，其與Mg反應制取粗硼的化學方程式為B₂O₃+3Mg$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2B+3MgO，MgCl₂•7H₂O脫水需要在HCl氛圍中加熱，其目的是防止MgCl₂水解生成Mg（OH）₂．
（3）硼氫化鈉是一種常用的還原劑，它與水反應的離子方程式是BH₄^-+2H₂O=BO₂^-+4H₂↑．硼氫化鈉在液中能把許多金屬離子還原為金屬單質(zhì)，為了抑制它與水的反應，反應應在堿性（填“酸性”“中性”或“堿性”）條件下進行，試完成并配平金離子（Au³⁺）被硼氫化鈉還原的離子方程式：
8Au³⁺+3BH₄^-+24OH^-═8Au↓+3BO₂^-+18H₂O．

Answer 1

分析 硼鎂礦主要成分為Mg₂B₂O₅•H₂O，硼砂的化學式為Na₂B₄O₇•10H₂O．利用硼鎂礦制取金屬鎂及粗硼的工藝流程中硼鎂礦加入氫氧化鈉濃溶液過濾得到氯化鎂，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，通入適量二氧化碳氣體得到硼砂，溶于熱水后，用H₂SO₄調(diào)pH2～3制取H₃BO₃，加熱得到B₂O₃，
（1）硼砂的化學式為Na₂B₄O₇•10H₂O，依據(jù)元素化合價標注計算硼元素化合價；用H₂SO₄調(diào)pH2～3，硼砂中的Na₂B₄O₇在酸溶液中生成H₃BO₃
（2）X為H₃BO₃晶體加熱脫水的產(chǎn)物，應為B₂O₃，B₂O₃與Mg反應制取粗硼與氧化鎂；氯化鎂在水溶液中水解生成氫氧化鎂；
（3）BO₂^-易與H⁺結(jié)合，則堿性溶液可抑制它與水的反應，利用電子守恒及電荷守恒、質(zhì)量守恒定律來配平離子反應方程式．

解答 解：（1）硼砂的化學式為Na₂B₄O₇•10H₂O，鈉元素化合價為+1價，氧元素化合價-2價，依據(jù)化合價代數(shù)和計算得到硼元素化合價為+3價；用H₂SO₄調(diào)pH2～3，硼砂中的Na₂B₄O₇在酸溶液中生成H₃BO₃ ，反應的離子方程式為：B₄O₇^2-+2H⁺+5H₂O=4H₃BO₃，
故答案為：+3；B₄O₇^2-+2H⁺+5H₂O=4H₃BO₃；
（2）X為H₃BO₃晶體加熱脫水的產(chǎn)物，應為B₂O₃，B₂O₃與Mg反應制取粗硼與氧化鎂，反應方程式為B₂O₃+3Mg$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2B+3MgO，MgCl₂•7H₂O需要在HCl氛圍中加熱，是為了防止氯化鎂水解生成氫氧化鎂，
故答案為：B₂O₃+3Mg$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2B+3MgO；防止MgCl₂水解生成Mg（OH）₂；
（3）因BO₂^-易與H⁺結(jié)合，則堿性溶液可抑制它與水的反應，由Au的化合價由+3降低為0，BH₄^-中H元素從-1價升高到+1，則由電子守恒可得8Au³⁺+3BH₄^-→8Au↓+3BO₂^-，
堿性溶液中氫氧根離子參加反應，再由電荷守恒和質(zhì)量守恒定律可得8Au³⁺+3BH₄^-+24OH^-═8Au↓+3BO₂^-+18H₂O，
故答案為：堿性；8；3；24OH^-；8；3；18H₂O．

點評 本題考查氧化還原反應、鹽類的水解，明確元素的化合價是解答本題的關鍵，并注意習題中的信息HBO₂是弱酸及平衡移動來分析，題目難度中等．