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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
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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:
![](https://www.zaojiaoba.cn/2018-10/02/1538482917-6614.jpg)
回答下列有关问题:
(1)硼砂中B的化合价为______,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]=5.6×10-12,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+2S2O32-═2I-+S4O62-)
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:
![](https://www.zaojiaoba.cn/2018-10/02/1538482917-6614.jpg)
回答下列有关问题:
(1)硼砂中B的化合价为______,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
3Mg+B2O3
2B+3MgO
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3Mg+B2O3
2B+3MgO
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(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]=5.6×10-12,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+2S2O32-═2I-+S4O62-)
▼优质解答
答案和解析
(1)硼砂的化学式为Na2B4O7•10H2O,钠元素化合价为+1价,氧元素化合价-2价,依据化合价代数和计算得到硼元素化合价为+3价;用H2SO4调pH2~3,硼砂中的Na2B4O7在酸溶液中生成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Mg反应生成粗硼和氧化镁,反应的化学方程式为3Mg+B2O3
2B+3MgO,
故答案为:+3;B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3;3Mg+B2O3
2B+3MgO;
(2)MgCl2•7H2O需要在HCl氛围中加热,是为了防止氯化镁水解生成氢氧化镁;若用惰性电极电解MgCl2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,合并写出阴极反应式为:2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg(OH)2↓;
故答案为:防止MgCl2水解生成Mg(OH)2;2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg(OH)2↓;
(3)镁-H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg+H2O2+2H+═Mg2++2H2O,正极上是过氧化氢得到电子生成水的反应,正极反应式H2O2+2H++2e-=2H2O;若起始电解质溶液pH=1,则pH=2时溶液中,氢离子浓度减小0.1mol/L-0.01mol/L=0.09mol/L,依据反应方程式得到Mg2+离子浓度=0.045mol/L;Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,当溶液pH=6时,c(OH-)=10-8mol/L,则Qc=c(Mg2+)×c2(OH-)=0.045mol/L×10-16mol/L=4.5×10-18<Ksp[Mg(OH)2],说明无氢氧化镁沉淀生成;
故答案为:H2O2+2H++2e-=2H2O;0.045 mol•L-1;没有;
(4)硫代硫酸钠溶液呈碱性,选择碱式滴定管;硫代硫酸钠的物质的量为:0.30mol/L×0.018L=0.0054mol,根据关系式:B~BI3~
I2~3S2O32-,n(B)=
n(S2O32-)=0.0018mol,
硼的质量为:11g/mol×0.0018mol=0.0198g,粗硼中硼的含量为:
×100%=99%,
故答案为:碱式;99%.
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故答案为:+3;B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3;3Mg+B2O3
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(2)MgCl2•7H2O需要在HCl氛围中加热,是为了防止氯化镁水解生成氢氧化镁;若用惰性电极电解MgCl2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,合并写出阴极反应式为:2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg(OH)2↓;
故答案为:防止MgCl2水解生成Mg(OH)2;2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg(OH)2↓;
(3)镁-H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg+H2O2+2H+═Mg2++2H2O,正极上是过氧化氢得到电子生成水的反应,正极反应式H2O2+2H++2e-=2H2O;若起始电解质溶液pH=1,则pH=2时溶液中,氢离子浓度减小0.1mol/L-0.01mol/L=0.09mol/L,依据反应方程式得到Mg2+离子浓度=0.045mol/L;Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,当溶液pH=6时,c(OH-)=10-8mol/L,则Qc=c(Mg2+)×c2(OH-)=0.045mol/L×10-16mol/L=4.5×10-18<Ksp[Mg(OH)2],说明无氢氧化镁沉淀生成;
故答案为:H2O2+2H++2e-=2H2O;0.045 mol•L-1;没有;
(4)硫代硫酸钠溶液呈碱性,选择碱式滴定管;硫代硫酸钠的物质的量为:0.30mol/L×0.018L=0.0054mol,根据关系式:B~BI3~
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2 |
1 |
3 |
硼的质量为:11g/mol×0.0018mol=0.0198g,粗硼中硼的含量为:
0.0198g |
0.02g |
故答案为:碱式;99%.
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