19.硼鎂泥是硼鎂礦生產(chǎn)硼砂晶體(Na2B4O7•10H2O)時的廢渣,其主要成分是MgO,還含有CaO、Fe2O3、FeO、MnO、B2O3、SiO2等雜質.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)上都有廣泛的應用.硼鎂泥制取七水硫酸鎂的工藝流程如圖:

回答下列問題:
(1)Na2B4O7•10H2O中B的化合價為+3.
(2)濾渣B中含有不溶于稀鹽酸但能溶于濃鹽酸的黑色固體,寫出生成黑色固體的離子方程式ClO-+Mn2++H2O=MnO2+Cl-+2H+,該反應中,氧化劑與還原劑的物質的量之比為1:1,還原產(chǎn)物是Cl-
(3)加入MgO的目的是調節(jié)溶液的pH值,使Fe3+轉化為氫氧化鐵沉淀除去該過程除了加入MgO外,還能選擇加入下列物質中的①③(填編號)
①碳酸鎂     ②氨水     ③氫氧化鎂    ④氫氧化鈉
(4)因B2O3溶于硫酸,所以此法制備的七水硫酸鎂含有少量硼酸(H3BO3),硼酸與NaOH溶液反應可制得硼砂晶體,寫出生成硼砂晶體的化學方程式4H3BO3+2NaOH+3H2O=Na2B4O7•10H2O .
(5)Na2B4O7•10H2O失去全部結晶水后的硼砂與金屬鈉、氫氣及石英砂一起反應可制備有機化學中的“萬能還原劑--NaBH4”(該過程B的化合價不變).“有效氫含量”可用來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于多少克H2的還原能力.NaBH4的有效氫含量為0.21 (計算結果保留兩位小數(shù)).

分析 硼鎂泥主要成份是MgO,還有CaO、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、B2O3、SiO2等雜質,加入硫酸,MgO、CaO、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、B2O3都和硫酸反應,SiO2不與硫酸反應,次氯酸鈉具有強氧化性,加入的NaClO可與Mn2+反應生成MnO2,把亞鐵離子氧化成鐵離子,加MgO調節(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,過濾,濾渣B含有Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2,蒸發(fā)濃縮濾液,趁熱過濾,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)冷卻結晶得到硫酸鎂晶體,
(1)化學式中元素化合價代數(shù)和為0計算;
(2)渣B中含有不溶于稀鹽酸但能溶于濃鹽酸的黑色固體為MnO2,加入的NaClO可與Mn2+反應生成MnO2,結合電子守恒和原子守恒配平書寫離子方程式,元素化合價升高的做還原劑,元素化合價降低的做氧化劑,氧化劑被還原得到還原產(chǎn)物;
(3)加入MgO的目的是調節(jié)溶液PH沉淀鐵離子,加入的試劑和酸反應但不能引入新的雜質;
(4)H3BO3與NaOH溶液反應生成Na2B4O7•lOH2O;
(5)每克含氫還原劑的還原能力相當于多少克H2的還原能力,則NaBH4變化為H+,電子轉移和氫氣變化為氫離子電子轉移相同,據(jù)此計算;

解答 解:硼鎂泥主要成份是MgO,還有CaO、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、B2O3、SiO2等雜質,加入硫酸,MgO、CaO、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、B2O3都和硫酸反應,SiO2不與硫酸反應,次氯酸鈉具有強氧化性,加入的NaClO可與Mn2+反應生成MnO2,把亞鐵離子氧化成鐵離子,加MgO調節(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,過濾,濾渣B含有Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2,蒸發(fā)濃縮濾液,趁熱過濾,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)冷卻結晶得到硫酸鎂晶體,
(1)Na2B4O7•10H2O中,鈉的化合價+1價,氧元素化合價-2價,元素化合價代數(shù)和為0計算得到B的化合價為:2×(+1)+4x+(-2)×7=0,x=+3,
故答案為:+3;
(2)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+,該反應中氯元素化合價+1價變化為-1價,次氯酸鈉做氧化劑,錳離子做還原劑,氧化劑與還原劑的物質的量之比為1:1,還原產(chǎn)物為Cl-,
故答案為:ClO-+Mn2++H2O=MnO2+Cl-+2H+;1:1;Cl-;
(3)加入MgO的目的是調節(jié)溶液的pH值,使Fe3+轉化為氫氧化鐵沉淀除去,該過程除了加入MgO外,還能選擇加入物質能和酸反應調節(jié)溶液PH,且不能引入新的雜質,選擇①碳酸鎂,③氫氧化鎂,②氨水會引入銨根離子,④氫氧化鈉加入會引入鈉離子,故選①③,
故答案為:調節(jié)溶液的pH值,使Fe3+轉化為氫氧化鐵沉淀除去;①③;
(4)H3BO3與NaOH溶液反應生成Na2B4O7•lOH2O,其反應方程式為:4H3BO3+2NaOH+3H2O=Na2B4O7•lOH2O,
故答案為:4H3BO3+2NaOH+3H2O=Na2B4O7•10H2O;
(5)每克含氫還原劑的還原能力相當于多少克H2的還原能力,則NaBH4變化為H+,電子轉移8e-,電子轉移和氫氣變化為氫離子電子轉移相同,設相當于氫氣質量為x,計算為:
$\frac{1\\;g}{37.8g/mol}$×8=$\frac{\\;x}{2}$×2
x=0.21g
故答案為:0.21;

點評 本題考查物質制備工藝流程,涉及物質的分離與提純、對原理與條件控制分析、鹽類水解等,關鍵是對工藝流程理解,試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力.,題目難度中等.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

9.2013年3月我國科學家報道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系,放電時,該電池的反應為 Li1-xMn2O4+xLi=LiMn2O4.則下列敘述錯誤的是(  )
A.a 為電池的正極
B.電池充電反應為 LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLi
C.放電時,a 極鋰的化合價發(fā)生變化
D.放電時,溶液中 Li+從 b 向 a 遷移

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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

10.為探究FeCl3溶液中的離子平衡和離子反應,某小組同學進行了如下實驗.
(1)配制50mL 1.0mol•L-1的FeCl3溶液,測其pH約為0.7,即c(H+)=0.2mol•L-1
①用化學用語解釋FeCl3溶液呈酸性的原因:Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+
②下列實驗方案中,能使FeCl3溶液pH升高的是acd(填字母序號).
a.加水稀釋               b.加入FeCl3固體  c.滴加濃KSCN溶液       d.加入NaHCO3固體
(2)小組同學利用上述FeCl3溶液探究其與足量鋅粉的反應.實驗操作及現(xiàn)象如表:
操作現(xiàn)象
向反應瓶中加入6.5g鋅粉,然后加入50mL 1.0mol•L-1的FeCl3溶液,攪拌溶液溫度迅速上升,稍后出現(xiàn)紅褐色沉淀,同時出現(xiàn)少量氣泡;反應一段時間后靜置,上層溶液為淺綠色,反應瓶底部有黑色固體
收集檢驗反應過程中產(chǎn)生的氣體集氣管口靠近火焰,有爆鳴聲
已知:Zn的性質與Al相似,能發(fā)生反應:Zn+2NaOH═Na2ZnO2+H2
①結合實驗現(xiàn)象和平衡移動原理解釋出現(xiàn)紅褐色沉淀的原因:溶液溫度升高,反應過程中出現(xiàn)H2使溶液中c(H+)降低,都會促進Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+正向移動,出現(xiàn)紅褐色Fe(OH)3沉淀.
②用離子方程式解釋反應后溶液為淺綠色的原因:2Fe3++Zn═2Fe2++Zn2+
③分離出黑色固體,經(jīng)下列實驗證實了其中含有的主要物質.
i.黑色固體可以被磁鐵吸引;
ii.向黑色固體中加入足量的NaOH溶液,產(chǎn)生氣泡;
iii.將ii中剩余固體用蒸餾水洗滌后,加入稀鹽酸,產(chǎn)生大量氣泡;
iv.向iii反應后的溶液中滴加KSCN溶液,無變化.
a.黑色固體中一定含有的物質是Fe和Zn.
b.小組同學認為上述實驗無法確定黑色固體中是否含有Fe3O4,理由是iii中,若存在Fe3O4,稀鹽酸與Fe3O4反應產(chǎn)生的Fe3+可與Fe繼續(xù)反應生成Fe2+,導致在iv中檢測不到Fe3+,與沒有Fe3O4得到的iv中現(xiàn)象相同.
(3)為進一步探究上述1.0mol•L-1FeCl3溶液中Fe3+和H+氧化性的相對強弱,繼續(xù)實驗并觀察到反應開始時現(xiàn)象如表:
操作現(xiàn)象
將5mL 1.0mol•L-1的FeCl3溶液與0.65g鋅粉混合溶液溫度迅速上升,開始時幾乎沒有氣泡
將5 mL 0.2 mol•L-1(或pH=0.7)的鹽酸與0.65g鋅粉混合溶液中立即產(chǎn)生大量氣泡
小組同學得出結論:在1.0mol•L-1FeCl3溶液中,F(xiàn)e3+的氧化性比H+更強.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

7.按照物質的樹狀分類和交叉分類,氯水應屬于( 。
①酸 ②能導電  ③膠體 ④混合物  ⑤化合物  ⑥溶液  ⑦電解質.
A.①②④⑥⑦B.①②⑤⑦C.②④⑥D.②④⑥⑦

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

14.將某烴在氧氣中完全燃燒后,依次通過足量的濃H2SO4和堿石灰,濃H2SO4和堿石灰分別增重10.8g和22g,則該烴所有同分異構體的一氯取代物共有(不考慮空間異構)( 。
A.9種B.8種C.7種D.6種

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

4.已知 X、Y、Z、Q、R、E六種前四周期元素中,原子序數(shù)X<Y<Z<Q<R<E,其結構或性質信息如表.
元素結構或性質信息
X原子的L層上s電子數(shù)等于p電子數(shù)
Y原子核外的L層有3個未成對電子
Z地殼中含量最多的元素
Q單質常溫常壓下是氣體,原子的M層上有1個未成對的p電子
R核電荷數(shù)是Y與Q的核電荷數(shù)之和
EN能層上只有一個電子,K、L、M層均排滿電子
請根據(jù)信息回答有關問題:
(1)寫出元素Y的原子核外價電子排布圖:.X的一種氫化物相對分子質量為26,其分子中的σ鍵與π鍵的鍵數(shù)之比為3:2.
(2)X、Y、Z三種元素的第一電離能由高到低的排列為(寫元素符號)N>O>C.
(3)X、Z元素分別與氫元素形成的最簡單化合物中,沸點較高的為(寫化學式)H2O,原因是水分子間可以形成氫鍵,使沸點升高.
(4)XZ與Y2屬于等電子體,寫出化合物XZ的結構式:C≡O.
(5)R的一種配合物的化學式為RCl3•6H2O.已知0.01mol RCl3•6H2O在水溶液中用過量硝酸銀溶液處理,產(chǎn)生0.02mol AgCl沉淀.此配合物最可能是B.
A.[R(H2O)6]Cl3B.[R(H2O)5Cl]Cl2•H2O
C.[R(H2O)4Cl2]Cl•2H2OD.[R(H2O)3Cl3]•3H2O
(6)向含少量ESO4的水溶液中逐滴滴入氨水,生成藍色沉淀,反應的離子方程式為:Cu2++2NH3•H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+,繼續(xù)滴加氨水至過量,沉淀溶解,
得到天藍色溶液,寫反應的離子方程式為:Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH34]2++2OH-
(7)元素E的單質晶體中原子的堆積方式如圖甲所示,其晶胞特征如圖乙所示,原子之間相互位置關系的平面圖如圖丙所示.
若已知該元素的原子半徑為d cm,相對原子質量為M,NA代表阿伏加德羅常數(shù),則該晶體的密度為$\frac{M}{4\sqrt{2}9r0we8o^{3}{N}_{A}}$g•cm-3(用字母表示).

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

11.蛇紋石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3組成.現(xiàn)取一份蛇紋石試樣進行實驗,首先將其溶于過量的鹽酸,過濾后,在所得的沉淀X和溶液Y中分別加入NaOH溶液至過量.下列敘述正確的是(  )
A.沉淀X的成分是SiO2
B.將蛇紋石試樣直接溶于過量的NaOH溶液后過濾,可得到紅色顏料Fe2O3
C.在溶液Y中加入過量的NaOH溶液,過濾得到沉淀是Fe(OH)3
D.溶液Y中的陽離子主要是Mg2+、Al3+、Fe3+

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

8.下列分類標準和分類結果不對應的是( 。
選項分類標準分類結果
A根據(jù)化學反應中有無單質參加或生成氧化還原反應和非氧化還原反應
B根據(jù)化學反應中有無離子參加或生成離子反應和非離子反應
C根據(jù)混合物中分散質粒子直徑的大小膠體、溶液和濁液
D根據(jù)無機化合物的組成和性質特點酸、堿、鹽、氧化物等
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

9.下面有6種有機物,用提供的試劑分別鑒別,將所用試劑及產(chǎn)生現(xiàn)象的序號填在各個橫線上.
有機物試劑現(xiàn)象
(1)甲苯a.碘水A.出現(xiàn)光亮的銀鏡
(2)乙醛b.高錳酸鉀酸性溶液B.呈紫色
(3)苯酚c.濃硝酸C.呈藍色
(4)淀粉d.新制銀氨溶液D.呈黃色
(5)蛋白質e.三氯化鐵溶液E.紫色褪去
(1)bE;(2)dA;(3)eB;(4)aC;(5)cD.

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