硼及其化合物在工农业生产中应用广泛．已知：硼镁矿的主要成分为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

Question

硼及其化合物在工农业生产中应用广泛．已知：硼镁矿的主要成分为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___价；溶于热水后，常用稀硫酸调pH至2～3制取H₃BO₃，该反应的离子方程式为___．
X为H₃BO₃晶体加热脱水的产物，其与Mg反应制取粗硼的化学方程式为___．
（2）MgCl₂•7H₂O在HCl氛围中加热的原因是___．
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，则其正极反应式为___．常温下，若起始电解质溶液pH=1，则pH=2时，溶液中Mg²⁺的浓度为___．已知K_sp[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^-1Na₂S₂O₃（H₂S₂O₃为弱酸）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+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）

Answer 1

（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：B₄O₇^2-+2H⁺+5H₂O=4H₃BO₃，X为H₃BO₃晶体加热脱水的产物是B₂O₃，镁和得到B₂O₃反应生成氧化镁和硼，反应的化学方程式为：3Mg+B₂O₃(高温.)/()2B+3MgO，反应中元素化合价降低的做氧化剂，硼元素化合价+3价变化为0价，则B₂O₃做氧化剂；
故答案为：+3；B₄O₇^2-+2H⁺+5H₂O=4H₃BO₃；3Mg+B₂O₃(高温.)/()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；K_sp[Mg（OH）₂]=5.6×10^-12，当溶液pH=6时，c（OH^-）=10^-8mol/L，则Q_c=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=0.045mol/L×10^-16mol/L=4.5×10^-18<K_sp[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，I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，
根据关系式：B～BI₃～(3)/(2)I₂～3S₂O₃^2-，
n（B）=(1)/(3)n（S₂O₃^2-）=0.0018mol，
硼的质量为：10.8g/mol×0.0018mol=0.01944g，粗硼中硼的含量为：(0.01944g)/(0.0200g)×100%=97.2%，
故答案为：97.2%．