Question

【題目】硼鎂泥是硼鎂礦生產(chǎn)硼砂晶體（Na2B4O7·10H2O)時(shí)的廢渣，其主要成分是MgO，還含有Na2B4O7、CaO、Fe2O3 、FeO、MnO、SiO2等雜質(zhì)。以硼鎂泥為原料制取的七水硫酸鎂在印染、造紙和醫(yī)藥等工業(yè)上都有廣泛的應(yīng)用。硼鎂泥制取七水硫酸鎂的工藝流程如下：

回答下列問(wèn)題：

(1)Na2B4O7·10H2O中B的化合價(jià)為________________。

(2)Na2B4O7易溶于水，也較易發(fā)生水解：B4O72-+7H2O4H3BO3(硼酸)+2OH-，(硼酸在常溫下溶解度較小)。寫(xiě)出加入硫酸時(shí)Na2B4O7發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________________________。

(3)濾渣B中含有不溶于稀鹽酸但能溶于濃鹽酸的黑色固體，寫(xiě)出生成黑色固體的離子方程式_________________。

(4)加入MgO的目的是_____________________。

(5)己知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表：

溫度(℃) 溶解度(g)	40	50	60	70
MgSO4	30.9	33.4	35.6	36.9
CaSO4	0.210	0.207	0.201	0.193

操作“A”是將MgSO4：和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去，根據(jù)上表數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)要說(shuō)明“操作A”步驟為____________________。

(6)Na2B4O7·10H2O失去全部結(jié)晶水后的硼砂與金屬鈉、氫氣及石英砂一起反應(yīng)可制備有機(jī)化學(xué)中的“萬(wàn)能還原劑——NaBH4”(該過(guò)程B的化合價(jià)不變)。

①寫(xiě)出NaBH4的電子式_____________。

②“有效氫含量”可用來(lái)衡量含氫還原劑的還原能力，其定義是：每克含氫還原劑的還原能力相當(dāng)于多少克H2的還原能力。NaBH4的有效氫含量為_____(計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù))。

③在堿性條件下，在陰極上電解NaBO2也可制得硼氫化鈉，寫(xiě)出陰極室的電極反應(yīng)式_______________。

Answer 1

【答案】 +3 Na2B4O7+H2SO4+5H2O= Na2SO4+H3BO3↓ ClO- +Mn2++H2O=MnO2+Cl-+2H+ 調(diào)節(jié)溶液的pH值，使Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去 蒸發(fā)濃縮、趁熱過(guò)濾 0.21 BO2-+6H2O+8e-= BH4-+8OH-

【解析】硼鎂泥主要成份是MgO，還有CaO、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、B2O3、SiO2等雜質(zhì)，加入硫酸，MgO、CaO、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、B2O3都和硫酸反應(yīng)，SiO2不與硫酸反應(yīng)，次氯酸鈉具有強(qiáng)氧化性，加入的NaClO可與Mn2+反應(yīng)生成MnO2，把亞鐵離子氧化成鐵離子，加MgO調(diào)節(jié)pH，溶液pH升高，鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，鋁離子形成氫氧化鋁沉淀，過(guò)濾，濾渣B含有Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2，蒸發(fā)濃縮濾液，趁熱過(guò)濾，濾渣C為硫酸鈣晶體，濾液中含鎂離子，除鈣后，只剩鎂離子，蒸發(fā)冷卻結(jié)晶得到硫酸鎂晶體。

(1)Na2B4O710H2O中，鈉的化合價(jià)+1價(jià)，氧元素化合價(jià)-2價(jià)，元素化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算得到B的化合價(jià)為：2×(+1)+4x+(-2)×7=0，x=+3，故答案為：+3；

(2)Na2B4O7易溶于水，也較易發(fā)生水解：B4O72-+7H2O4H3BO3(硼酸)+2OH-，(硼酸在常溫下溶解度較小)。在Na2B4O7溶液中加入硫酸，會(huì)促進(jìn)水解，反應(yīng)生成硼酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2B4O7+H2SO4+5H2O= Na2SO4+H3BO3↓，故答案為：Na2B4O7+H2SO4+5H2O= Na2SO4+H3BO3↓；

(3)濾渣B中含有不溶于稀鹽酸但能溶于濃鹽酸的黑色固體，NaClO溶液在加熱條件下將溶液中的Mn2+氧化成MnO2，生成黑色固體的離子方程式為：ClO-+Mn2++H2O=MnO2+Cl-+2H+，故答案為：ClO-+Mn2++H2O=MnO2+Cl-+2H+；

(4)加入MgO的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH值，使Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去，故答案為：調(diào)節(jié)溶液的pH值，使Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去；

(5)有溫度對(duì)硫酸鎂、硫酸鈣的溶解度影響，溫度越高，硫酸鈣溶解度越小，可以采用蒸發(fā)濃縮，趁熱過(guò)濾方法除去硫酸鈣；操作I”是將濾液繼續(xù)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾，便得到了MgSO47H2O，故答案為：蒸發(fā)濃縮(結(jié)晶)；趁熱過(guò)濾；

(6) ①NaBH4屬于離子化合物，電子式為，故答案為：；

②每克含氫還原劑的還原能力相當(dāng)于多少克H2的還原能力，則NaBH4變化為H+，電子轉(zhuǎn)移8e-，電子轉(zhuǎn)移和氫氣變化為氫離子電子轉(zhuǎn)移相同，設(shè)NaBH4的質(zhì)量為1g，相當(dāng)于氫氣質(zhì)量為x，計(jì)算為： ×8=×2，解得：x=0.21g，故答案為：0.21；

③在陰極上電解NaBO2也可制得硼氫化鈉，則陰極室BO2-得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成BH4-，則電極反應(yīng)式為：BO2-+6H2O+8e-=BH4-+8OH-，故答案為：BO2-+6H2O+8e-=BH4-+8OH-；