Question

7．硼和鋁位于同一主族，它們可以形成許多組成和性質(zhì)類似的化合物．一種用硼鎂礦（Mg₂B₂O₅•H₂O）制取單質(zhì)硼的工藝流程圖如下：

回答下列問題：
（1）Mg₂B₂O₅•H₂O中B的化合價為+3．
（2）溶液b中溶質(zhì)的化學式為NaHCO₃．
（3）用pH試紙測溶液pH的操作方法是把一小塊pH試紙放在表面皿（或玻璃片）上，用蘸有待測溶液的玻璃棒點在試紙的中部，試紙變色后與標準比色卡比較．
（4）寫出Mg₂B₂O₅•H₂O與鹽酸反應(yīng)的化學方程式：Na₂B₄O₇•10H₂O+2HCl=2NaCl+5H₂O+4H₃BO₃．
（5）制得的粗硼在一定條件下生成BI₃，BI₃加熱分解可以得到純凈的單質(zhì)硼．現(xiàn)將0.0200g粗硼制成的BI₃完全分解，生成的I₂用0.3000mo1．•L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定至終點，消耗Na₂S₂O₃溶液15.00mL．（已知：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）
①滴定操作中指示劑通常為淀粉溶液．
②該粗硼樣品的純度為82.5%．
③若滴定管在使用前未用Na₂S₂O₃標準溶液潤洗，測得樣品的純度將偏高（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．
（6）請仿照如圖形式設(shè)計從沉淀a中獲得單質(zhì)Mg的流程圖（提示：在箭頭上方或下方標出所用試劑或?qū)嶒灢僮鳎��?br />

Answer 1

分析 根據(jù)硼和鋁位于同一主族，它們可以形成許多組成和性質(zhì)類似的化合物，則硼鎂礦與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成NaBO₂、Mg（OH）₂固體和水，過濾得沉淀a為Mg（OH）₂固體，溶液a為NaBO₂溶液，通入過量的二氧化碳，得到Na₂B₄O₇•10H₂O與為NaHCO₃，過濾分離，得溶液b中溶質(zhì)的化學式為NaHCO₃，由于硼酸的酸性小于鹽酸，符合復分解反應(yīng)由強酸制弱酸的原理，且硼酸的溶解度較小，故Na₂B₄O₇•10H₂O晶體與鹽酸反應(yīng)得到硼酸，硼酸晶體加熱分解得到B₂O₃，最后用Mg還原得到粗硼．
（1）根據(jù)化合價代數(shù)和為0計算B元素化合價；
（2）由上述分析可知，通入過量二氧化碳，則得溶液b為NaHCO₃；
（3）把一小塊pH試紙放在表面皿（或玻璃片）上，用蘸有待測溶液的玻璃棒點在試紙的中部，試紙變色后與標準比色卡比較；
（4）Na₂B₄O₇•10H₂O與鹽酸反應(yīng)根據(jù)強酸制弱酸的原理生成氯化鈉、水和硼酸；
（5）①根據(jù)淀粉與碘單質(zhì)顯示藍色判斷；
②根據(jù)反應(yīng)方程式及滴定數(shù)據(jù)計算出粗硼中硼的含量；
③若滴定管在使用前未用Na₂S₂O₃標準溶液潤洗，則測得Na₂S₂O₃標準溶液體積偏大，據(jù)此分析；
（6）要想獲得單質(zhì)Mg即電解熔融MgCl₂固體，所以先將沉淀a為Mg（OH）₂固體，加濃鹽酸蒸發(fā)結(jié)晶得MgCl₂•6H₂O晶體，因為MgCl₂•6H₂O受熱易水解生成氫氧化鎂，所以在HCl的氣流中加熱得到MgCl₂固體，據(jù)此解答．

解答 解：（1）根據(jù)化合價代數(shù)和為0，可知Mg₂B₂O₅•H₂O中B的化合價為+3，故答案為：+3；
（2）由上述分析可知，通入過量二氧化碳，則得溶液b為NaHCO₃，故答案為：NaHCO₃；
（3）用pH試紙測溶液pH的操作方法是把一小塊pH試紙放在表面皿（或玻璃片）上，用蘸有待測溶液的玻璃棒點在試紙的中部，試紙變色后與標準比色卡比較；故答案為：把一小塊pH試紙放在表面皿（或玻璃片）上，用蘸有待測溶液的玻璃棒點在試紙的中部，試紙變色后與標準比色卡比較；
（4）Na₂B₄O₇•10H₂O與鹽酸反應(yīng)根據(jù)強酸制弱酸的原理生成氯化鈉、水和硼酸，反應(yīng)方程式為：Na₂B₄O₇•10H₂O+2HCl=2NaCl+5H₂O+4H₃BO₃，
故答案為：Na₂B₄O₇•10H₂O+2HCl=2NaCl+5H₂O+4H₃BO₃；
（5）①滴定過程中有碘單質(zhì)參與，可以使用淀粉溶液作為指示劑；故答案為：淀粉溶液；
②硫代硫酸鈉的物質(zhì)的量為：0.3mol/L×0.015L=0.0045mol，根據(jù)關(guān)系式：B～BI₃～$\frac{3}{2}$I₂～3S₂O₃^2-，n（B）=$\frac{1}{3}$n（S₂O₃^2-）=0.0015mol，
硼的質(zhì)量為：11g/mol×0.0015mol=0.0165g，粗硼中硼的含量為：$\frac{0.0165g}{0.02g}$×100%=82.5%，
故答案為：82.5%；
③若滴定管在使用前未用Na₂S₂O₃標準溶液潤洗，則測得Na₂S₂O₃標準溶液體積偏大，所以根據(jù)B～BI₃～$\frac{3}{2}$I₂～3S₂O₃^2-，樣品的純度將偏高，故答案為：偏高；
（6）沉淀a為Mg（OH）₂固體，加濃鹽酸蒸發(fā)結(jié)晶得MgCl₂•6H₂O晶體，因為MgCl₂•6H₂O受熱易水解生成氫氧化鎂，所以在HCl的氣流中加熱得到MgCl₂固體，最后再電解熔融MgCl₂固體得到鎂，所以從沉淀a中獲得單質(zhì)Mg的流程圖為，
故答案為：．

點評 本題考查化學制備方案，理解工藝流程原理是解題關(guān)鍵，側(cè)重對化學用語的考查，需要學生具備扎實的基礎(chǔ)與靈活運用的能力，題目難度中等．