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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:
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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___.
H3BO3微溶于水,为一元弱酸,但其酸性并不是源于其结构中羟基的电离,请写出其电离方程式___.
(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=7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:
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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___.
H3BO3微溶于水,为一元弱酸,但其酸性并不是源于其结构中羟基的电离,请写出其电离方程式___.
(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=7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-)
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答案和解析
(1)硼砂的化学式为Na2B4O7•10H2O,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,
H3BO3微溶于水,为一元弱酸,但其酸性并不是源于其结构中羟基的电离,应结合水电离生成OH-,促进水的电离,其电离方程式为H3BO3+H2O⇌B(OH)4-+H+,
故答案为:B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3;H3BO3+H2O⇌B(OH)4-+H+;
(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c(Mg2+)=
c(H+)减小=0.045mol/L;
Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,当溶液pH=7时,c(OH-)=10-7mol/L,则Qc=c(Mg2+)×c2(OH-)=0.045mol/L×10-14mol/L=4.5×10-16<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)Na2S2O3溶液呈碱性,应放在碱式滴定管中,
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:10.81g/mol×0.0018mol=0.01944g,粗硼中硼的含量为:
×100%=97.2%,
故答案为:碱式;97.2%.
H3BO3微溶于水,为一元弱酸,但其酸性并不是源于其结构中羟基的电离,应结合水电离生成OH-,促进水的电离,其电离方程式为H3BO3+H2O⇌B(OH)4-+H+,
故答案为:B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3;H3BO3+H2O⇌B(OH)4-+H+;
(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c(Mg2+)=
1 |
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Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,当溶液pH=7时,c(OH-)=10-7mol/L,则Qc=c(Mg2+)×c2(OH-)=0.045mol/L×10-14mol/L=4.5×10-16<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)Na2S2O3溶液呈碱性,应放在碱式滴定管中,
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~
3 |
2 |
n(B)=
1 |
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硼的质量为:10.81g/mol×0.0018mol=0.01944g,粗硼中硼的含量为:
0.01944g |
0.0200g |
故答案为:碱式;97.2%.
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