Question

硼镁泥是硼镁矿生产硼砂晶体（Na₂B₄O₇·10H₂O)时的废渣，其主要成分是MgO，还含有Na₂B₄O₇、CaO、Fe₂O₃ 、FeO、MnO、SiO₂等杂质。以硼镁泥为原料制取的七水硫酸镁在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用。硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：

回答下列问题：

(1) Na₂B₄O₇·10H₂O中B的化合价为________________。

(2)Na₂B₄O₇易溶于水，也较易发生水【解析】
B₄O₇^2-+7H₂O4H₃BO₃(硼酸)+2OH^-，(硼酸在常温下溶解度较小)。写出加入硫酸时Na₂B₄O₇发生反应的化学方程式：_________________________________。

(3)滤渣B中含有不溶于稀盐酸但能溶于浓盐酸的黑色固体，写出生成黑色固体的离子方程式_________________。

(4)加入MgO的目的是_____________________。

(5)己知MgSO₄、CaSO₄的溶解度如下表：

温度(℃) 溶解度(g)	40	50	60	70
MgSO4	30.9	33.4	35.6	36.9
CaSO4	0.210	0.207	0.201	0.193

操作“A”是将MgSO₄：和CaSO₄混合溶液中的CaSO₄除去，根据上表数据，简要说明“操作A”步骤为____________________。

(6) Na₂B₄O₇·10H₂O失去全部结晶水后的硼砂与金属钠、氢气及石英砂一起反应可制备有机化学中的“万能还原剂——NaBH₄”(该过程B的化合价不变)。

①写出NaBH₄的电子式_____________。

②“有效氢含量”可用来衡量含氢还原剂的还原能力，其定义是：每克含氢还原剂的还原能力相当于多少克H₂的还原能力。NaBH₄的有效氢含量为_____(计算结果保留两位小数)。

③在碱性条件下，在阴极上电解NaBO₂也可制得硼氢化钠，写出阴极室的电极反应式_______________。

Answer

+3 Na2B4O7+H2SO4+5H2O= Na2SO4+H3BO3↓ ClO- +Mn2++H2O=MnO2+Cl-+2H+ 调节溶液的pH值，使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀除去 蒸发浓缩、趁热过滤 0.21 BO2-+6H2O+8e-= BH4-+8OH-

【解析】硼镁泥主要成份是MgO，还有CaO、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、B2O3、SiO2等杂质，加入硫酸，MgO、CaO、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、B2O3都和硫酸反应，SiO2不与硫酸反应，次氯酸钠具有强氧化性，加入的NaClO可与Mn2+反应生成MnO2，把亚铁离子氧化成铁离子，加MgO调节pH，溶液pH升高，铁离子生成氢氧化铁沉淀，铝离子形成氢氧化铝沉淀，过滤，滤渣B含有Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2，蒸发浓缩滤液，趁热过滤，滤渣C为硫酸钙晶体，滤液中含镁离子，除钙后，只剩镁离子，蒸发冷却结晶得到硫酸镁晶体。

(1)Na2B4O7•10H2O中，钠的化合价+1价，氧元素化合价-2价，元素化合价代数和为0计算得到B的化合价为：2×(+1)+4x+(-2)×7=0，x=+3，故答案为：+3；

(2)Na2B4O7易溶于水，也较易发生水【解析】
B4O72-+7H2O4H3BO3(硼酸)+2OH-，(硼酸在常温下溶解度较小)。在Na2B4O7溶液中加入硫酸，会促进水解，反应生成硼酸，反应的化学方程式为Na2B4O7+H2SO4+5H2O= Na2SO4+H3BO3↓，故答案为：Na2B4O7+H2SO4+5H2O= Na2SO4+H3BO3↓；

(3)滤渣B中含有不溶于稀盐酸但能溶于浓盐酸的黑色固体，NaClO溶液在加热条件下将溶液中的Mn2+氧化成MnO2，生成黑色固体的离子方程式为：ClO-+Mn2++H2O=MnO2+Cl-+2H+，故答案为：ClO-+Mn2++H2O=MnO2+Cl-+2H+；

(4)加入MgO的目的是调节溶液的pH值，使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀除去，故答案为：调节溶液的pH值，使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀除去；

(5)有温度对硫酸镁、硫酸钙的溶解度影响，温度越高，硫酸钙溶解度越小，可以采用蒸发浓缩，趁热过滤方法除去硫酸钙；操作I”是将滤液继续蒸发浓缩，冷却结晶，再经过过滤，便得到了MgSO4•7H2O，故答案为：蒸发浓缩(结晶)；趁热过滤；

(6) ①NaBH4属于离子化合物，电子式为，故答案为：；

②每克含氢还原剂的还原能力相当于多少克H2的还原能力，则NaBH4变化为H+，电子转移8e-，电子转移和氢气变化为氢离子电子转移相同，设NaBH4的质量为1g，相当于氢气质量为x，计算为：×8=×2，解得：x=0.21g，故答案为：0.21；

③在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠，则阴极室BO2-得电子发生还原反应生成BH4-，则电极反应式为：BO2-+6H2O+8e-=BH4-+8OH-，故答案为：BO2-+6H2O+8e-=BH4-+8OH-；

点睛：本题考查物质制备工艺流程，涉及物质的分离与提纯、对原理与条件控制分析、盐类水解等，关键是对工艺流程理解，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力。本题的难点是(6)②的计算。