Question

【题目】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Mg2B2O5H2O，硼砂的化学式为Na2B4O710H2O，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______ ，溶于热水后，常用H2SO4调pH 2～3制取H3BO3，反应的离子方程式为 _____________________________________，X为H3BO3晶体加热脱水的产物，其与Mg制取粗硼的化学方程式为 __________________。

（2）MgCl27H2O需要在HCl氛围中加热，其目的是 _______________________________。

（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=6时，_______（填“有”或“没有”）Mg（OH）2沉淀析出。

Answer 1

【答案】 +3 B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3 3Mg+B2O32B+3MgO 防止MgCl2水解生成Mg（OH）2 H2O2+2H++2e-=2H2O 0.045molL-1 没有

【解析】硼镁矿主要成分为Mg2B2O5H2O，硼砂的化学式为Na2B4O710H2O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程中硼镁矿加入氢氧化钠浓溶液过滤得到氯化镁，加入浓盐酸溶解通过蒸发浓缩得到氯化镁结晶水合物，在氯化氢气流中加热得到氯化镁固体，电解得到镁；滤液中主要是NaBO2，通入适量二氧化碳气体得到硼砂，溶于热水后，调pH2～3制取H3BO3，加热得到B2O3，镁和得到B2O3反应生成氧化镁和硼。

(1)硼砂的化学式为Na2B4O710H2O，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：B4O72-+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+B2O32B+3MgO，故答案为：+3；B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3；3Mg+B2O32B+3MgO；

(2)MgCl27H2O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，故答案为：防止MgCl2水解生成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；Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12，当溶液pH=6时，c(OH-)=10-8mol/L，则Qc=c(Mg2+)×c2(OH-)=0.045mol/L×10-16mol/L=4.5×10-18＜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 molL-1；没有。