Question

【题目】硼(B)及其化合物在化学工业中有诸多用途。请回答下列问题：

（1）硼氢化钠(NaBH4)是硼的重要化合物。

①NaBH4中B元素的化合价为___。

工业上可利用硼酸甲酯[B(OCH3)3]与氢化钠(NaH)反应制备NaBH4，反应的另一种产物为甲醇钠(CH3ONa)，该反应的化学方程式为___。NaBH4与水反应生成NaBO2和H2，该反应生成的氧化产物与还原产物的物质的量之比为___。

（2）工业上以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备单质B的工艺流程如图所示：

已知：

金属离子	Fe3+	Al3+
开始沉淀的PH	2.7	3.1
沉淀完全的PH	3.7	4.9

“浸出”时，将铁硼矿石粉碎的目的为___。

滤渣1的主要成分为___。

“净化除杂”时需先加H2O2溶液，其目的为___，然后再调节溶液的pH≈5.0的目的是___。

制得的粗硼在一定条件下能生成BI3，BI3加热分解可以得到纯净的单质硼。现将0.025g粗硼制成的BI3完全分解，生成的I2用0.30mol·L-1Na2S2O3溶液滴定(I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)至终点，消耗18.00mLNa2S2O3溶液。盛装Na2S2O3溶液应用___(填“酸式”或“碱式”)滴定管，该粗硼样品的纯度为___。

Answer 1

【答案】+3 4NaH+B(OCH3)3＝NaBH4+3CH3ONa 1:1 增大接触面积，加快反应速率 SiO2、CaSO4 将其中的氧化为 使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀、Al3＋转化为Al(OH)3沉淀而除去 碱式 77.8%

【解析】

(1)①根据化合价代数和为0，得出B为化合价；

②工业上可利用硼酸甲酯B(OCH3)3与氢化钠NaH反应制备NaBH4，反应的另一种产物为甲醇钠（CH3ONa），该反应的化学方程式为4NaH+B(OCH3)3＝NaBH4+3CH3ONa；NaBH4与水反应生成NaBO2和H2，NaBH4＋2H2O＝NaBO2＋4H2↑，NaBH4中H被氧化，得到氧化产物，水中氢被还原，得到还原产物；

(2)以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3），由流程可知，加硫酸溶解只有SiO2不溶，Mg2B2O5·H2O+2H2SO4＝2H3BO3+2MgSO4，CaO转化为微溶于水的CaSO4，“净化除杂”需先加H2O2溶液，将亚铁离子转化为铁离子，调节溶液的pH约为5，使铁离子、铝离子均转化为沉淀，则滤渣为氢氧化铝、氢氧化铁，然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离出H3BO3。

(1)①NaBH4中Na是+1价，H是-1价，则B元素的化合价，根据化合价代数和为0，得出B为+3价；

②工业上可利用硼酸甲酯B(OCH3)3与氢化钠NaH反应制备NaBH4，反应的另一种产物为甲醇钠（CH3ONa），该反应的化学方程式为4NaH+B(OCH3)3＝NaBH4+3CH3ONa；NaBH4与水反应生成NaBO2和H2，NaBH4＋2H2O＝NaBO2＋4H2↑，NaBH4中H被氧化，得到氧化产物，水中氢被还原，得到还原产物，该反应生成的氧化产物与还原产物的物质的量之比为1:1，故答案为：4NaH+B(OCH3)3＝NaBH4+3CH3ONa；1：1；

(2)①“浸出”时，将铁硼矿石粉碎的目的为增大接触面积，加快反应速率，故答案为：增大接触面积，加快反应速率；

②加硫酸溶解只有SiO2不溶，Mg2B2O5·H2O+2H2SO4＝2H3BO3+2MgSO4，CaO转化为微溶于水的CaSO4，利用Fe3O4的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是SiO2、CaSO4，滤渣1的主要成分为SiO2、CaSO4，故答案为：SiO2、CaSO4；

③“净化除杂”需先加H2O2溶液，其目的为将其中的氧化为，然后再调节溶液的pH≈5.0的目的是使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀、Al3＋转化为Al(OH)3沉淀而除去，故答案为：将其中的氧化为；使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀、Al3＋转化为Al(OH)3沉淀而除去；

④Na2S2O3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－1×0.018L=0.0054mol，根据关系式：B～BI3～I2～3S2O32－，则n(B)=n(S2O32－)=0.0018mol，硼的质量为：10.81g·mol－1×0.0018mol=0.01944g，粗硼中硼的含量为：×100%=77.8%，故答案为：碱式；77.8%。