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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)硼砂中B的化合价为,将硼砂溶于热水后,常用稀H
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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)硼砂中B的化合价为___,将硼砂溶于热水后,常用稀H2SO4调pH=2~3制取H3BO3,该反应的离子方程式为___.
(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原理为 Mg+H2O2+2H+═Mg2++2H2O,则正极反应式为___.常温下,若起始电解质溶液pH=1,则pH=2时,溶液中Mg2+浓度为____.当溶液pH=6时,___(填“有”或“没有”)Mg(OH)2沉淀析出(已知Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12).
(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-1Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液18.00mL.该粗硼样品的纯度为___(提示:I2+2S2O32-═2I-+S4O62-)(结果保留一位小数).
回答下列有关问题:
(1)硼砂中B的化合价为___,将硼砂溶于热水后,常用稀H2SO4调pH=2~3制取H3BO3,该反应的离子方程式为___.
(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原理为 Mg+H2O2+2H+═Mg2++2H2O,则正极反应式为___.常温下,若起始电解质溶液pH=1,则pH=2时,溶液中Mg2+浓度为____.当溶液pH=6时,___(填“有”或“没有”)Mg(OH)2沉淀析出(已知Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12).
(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-1Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液18.00mL.该粗硼样品的纯度为___(提示:I2+2S2O32-═2I-+S4O62-)(结果保留一位小数).
▼优质解答
答案和解析
硼镁矿加入氢氧化钠浓溶液,过滤得到滤渣为氢氧化镁,滤渣中加入浓盐酸溶解,通过蒸发浓缩得到氯化镁结晶水合物,防止氯化镁水解,在氯化氢气流中加热得到氯化镁固体,电解熔融的氯化镁得到镁;滤液中主要是NaBO2,通入适量二氧化碳气体得到硼砂,将硼砂溶于热水后,常用稀H2SO4调pH=2~3制取H3BO3,加热得到B2O3.Mg与B2O3发生置换反应得到粗硼.
(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,根据化合价代数和为0,可知硼元素化合价为+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,
故答案为:+3;B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3;
(2)加热MgCl2•7H2O时,氯化镁水解生成氢氧化镁,在HCl氛围中加热可以抑制MgCl2的水解;
惰性电极电解MgCl2溶液,阴极发生还原反应,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,阴极反应式为:2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg(OH)2↓;
故答案为:抑制MgCl2的水解;2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg(OH)2↓;
(3)正极发生还原反应,过氧化氢在正极获得电子生成水,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,由反Mg+H2O2+2H+═Mg2++2H2O,可知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=4.5×10-18sp[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)硫代硫酸钠的物质的量为:0.30mol/L×0.018L=0.0054mol,根据关系式:2B~2BI3~3I2~6Na2S2O3,可知n(B)=
n(S2O32-)=0.0018mol,硼的质量为10.81g/mol×0.0018mol=0.01944g,粗硼中硼的含量为:
×100%=97.2%,
故答案为:97.2%.
(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,根据化合价代数和为0,可知硼元素化合价为+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,
故答案为:+3;B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3;
(2)加热MgCl2•7H2O时,氯化镁水解生成氢氧化镁,在HCl氛围中加热可以抑制MgCl2的水解;
惰性电极电解MgCl2溶液,阴极发生还原反应,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,阴极反应式为:2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg(OH)2↓;
故答案为:抑制MgCl2的水解;2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg(OH)2↓;
(3)正极发生还原反应,过氧化氢在正极获得电子生成水,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,由反Mg+H2O2+2H+═Mg2++2H2O,可知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
故答案为:H2O2+2H++2e-=2H2O;0.045 mol•L-1;没有;
(4)硫代硫酸钠的物质的量为:0.30mol/L×0.018L=0.0054mol,根据关系式:2B~2BI3~3I2~6Na2S2O3,可知n(B)=
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故答案为:97.2%.
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