Question

硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。

已知：硼镁矿主要成分为Mg₂B₂O₅•H₂O，硼砂的化学式为Na₂B₄O₇•10H₂O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为：

回答下列有关问题：

（1）硼砂溶于热水后，常用H₂SO₄调pH2～3制取H₃BO₃，反应的离子方程式为                   。X为H₃BO₃晶体加热脱水的产物，其与Mg制取粗硼的化学方程式为                      。

（2）MgCl₂·7H₂O需要在HCl氛围中加热，其目的是                   。若用惰性电极电解MgCl₂溶液，其阴极反应式为                  。

（3）镁-H₂O₂酸性燃料电池的反应机理为Mg+H₂O₂+2H⁺==Mg²⁺+2H₂O，则正极反应式为                     。若起始电解质溶液pH=1，则pH=2时溶液中Mg²⁺离子浓度为                    。已知Ksp[Mg(OH)₂]=5．610^-12，当溶液pH=6时            (填“有”或“没有”)Mg(OH)₂沉淀析出。

（4）制得的粗硼在一定条件下生成BI₃，BI₃加热分解可以得到纯净的单质硼。现将    0．020g粗硼制成的BI₃完全分解，生成的I₂用0．30mol·L^-1 Na₂S₂O₃(H₂S₂O₃为弱酸)溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液18．00mL。盛装Na₂S₂O₃溶液的仪器应为           滴定管(填“酸式”或“碱式”)。该粗硼样品的纯度为                  。(提示：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-)

Answer

（1）B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3（2分）Mg+B2O3===2B+3MgO（2）防止MgCl2水解生成Mg(OH)2

2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg(OH)2↓（3）H2O2+2H++2e-=2H2O0.045mol·L-1没有（4）碱式99%

【解析】

试题分析：（1）硼砂的化学式为Na2B4O7•10H2O，钠元素的化合价为+1价，氧元素的化合价为-2价，根据化合价代数和计算得到硼元素化合价为+3，用硫酸调节pH2~3硼砂中的Na2B4O7在酸性溶液中生成H3BO3，反应的离子方程式为： B4O72-+2H++5H2O= 4H3BO3。X为H3BO3晶体加热脱水的产物判断为B2O3，与镁发生反应生成粗硼和氧化镁，方程式为：Mg+B2O3===2B+3MgO。（2）氯化镁晶体粗腰在氯化氢氛围中加热，是为了防止MgCl2水解生成Mg(OH)2；若用惰性电极电解氯化镁溶液，阴极氢离子得到电子生成氢气，水的电离平衡破坏，水电离生成氢氧根离子浓度增大，和镁离子形成氢氧化镁沉淀，所以阴极反应为：2H2O+Mg2++2e-= H2↑+Mg(OH)2↓。（3）镁与过氧化氢形成酸性电池的反应机理为镁和过氧化氢和氢离子反应生成镁离子和水，正极上是过氧化氢得到电子生成水的反应，正极反应式为H2O2+2H++2e-=2H2O；若起始电解质溶液的pH=1，则pH=2时溶液中氢离子浓度减小0.1-0.01=0.09mol/L， 反应方程式得到镁离子浓度为0.045mol/L，则Ksp（Mg(OH)2）=5.6×10-12，当溶液的pH=6是，氢氧根离子浓度为10-8mol/L，则Qc=0.045×10-16=4.5×10-18< Ksp（Mg(OH)2），说明没有氢氧化镁沉淀生成。（4）硫代硫酸钠溶液显碱性，使用碱式滴定管，硫代硫酸钠的物质的量为0.30×0.018=0.0054mol，根据关系式分析，B---BI3----3/2I2---3S2O32- 则硼的物质的量=0.0018mol，硼的质量为11×0.0018=0.0198g，粗硼中硼的含量为0.0198/0.02= 99%。

考点：制备实验方案的设计，化学电源新型电池，物质分离和提纯的方法和基本操作总和应用

【名师点睛】掌握盐类的水解，原电池的原理和电解池的原理，沉淀溶解平衡的计算和应用，充分利用所给的数据关系和质量关系和质量分数的概念进行计算。