题目内容
【题目】硼镁泥是硼镁矿生产硼砂晶体(Na2B4O7·10H2O)时的废渣,其主要成分是MgO,还含有Na2B4O7、CaO、Fe2O3、FeO、MnO、SiO2等杂质。以硼镁泥为原料制取七水硫酸镁的工艺流程如下:
回答下列问题:
(l)Na2B4O7·10H2O中B的化合价为__________。
(2)Na2B4O7易溶于水,也易发生水解:B4O72-+7H2O4H3BO3(硼酸)+2OH-(硼酸在常温下溶解度较小)。写出加入硫酸时Na2B4O7发生反应的化学方程式:______________。
(3)滤渣B中含有不溶于稀盐酸但能溶于热浓盐酸的黑色固体,写出生成黑色固体的离子方程式____________。
(4)加入MgO的目的是___________________。
(5)已知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表:
温度(℃) 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”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,根据上表数据,简要说明“操作A”步骤为____________________。
(6)硼砂也能在工业上制取NaBH4,NaBH4被称为有机化学中的“万能还原剂”。
①写出NaBH4的电子式:___________。
②“有效氢含量”可用来衡量含氢还原剂的还原能力,其定义是:每克含氢还原剂的还原能力相当于多少克H2的还原能力。NaBH4的有效氢含量为_________(保留两位小数)。
③在碱性条件下,在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠,写出阴极室的电极反应式:________。
【答案】 +3 Na2B4O7+H2SO4+5H2O=Na2SO4+4H3BO3↓ ClO- +Mn2++H2O=MnO2+Cl-+2H+ 调节溶液的pH值,使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀除去 蒸发浓缩、趁热过滤 0.21 BO2-+6H2O+8e-=BH4-+8OH-
【解析】(1)设B的化合价为x价,根据化合物中各元素化合价代数和为零可得,,解得
,所以
中
的化合价为+3价。
(2)Na2B4O7易溶于水,也易发生水解:B4O72-+7H2O4H3BO3(硼酸)+2OH-(硼酸在常温下溶解度较小)。加入硫酸时促进了B4O72-的水解,所以Na2B4O7与硫酸发生反应的化学方程式:Na2B4O7+H2SO4+5H2O=Na2SO4+4H3BO3↓。
(3)由硼镁泥的成分推断可知,不溶于稀盐酸但能溶于浓盐酸的黑色固体为,即
被
氧化成
,则其反应离子方程式为
。(4)
属于碱性氧化物,能够与溶液中的
反应,从而改变溶液的
值,因此可通过改变
加入量来调节溶液的
,达到使
以
沉淀的形式除去的目的。
(5)因为CaSO4 微溶于水,MgSO4 易溶于水,“操作A”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,根据上表数据,操作A采用结晶的方法除去CaSO4,步骤为蒸发浓缩、趁热过滤。
(6)①写出NaBH4的电子式
②中
显-1价,
中
显0价,两者的还原产物均为
(
显+1价),
的可以失去
电子,
可以失去
电子,则
的
的还原能力等价于
的
,则根据“有效氢含量”的定义可知,
的有效氢含量为
。
③在NaBO2 中,B的化合价为+3,中B化合价为+5,在碱性条件下,在阴极上电解NaBO2,制硼氢化钠的电极反应式:BO2-+6H2O+8e-=BH4-+8OH-。答案为BO2-+6H2O+8e-=BH4-+8OH-。
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【题目】钠硫电池作为一种新型储能电池,其应用逐渐得到重视和发展。钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2SX)分别作为两个电极的反应物,固体Al2O3陶瓷(可传导Na+)为电解质,其反应原理如图1所示:
(1)根据表数据,请你判断该电池工作的适宜应控制
在_____(填字母)范围内。
A.100℃以下 B.100~300℃
C.300~350℃ D.350~2050℃
物质 | Na | S | Al2O3 |
熔点/℃ | 97.8 | 115 | 2050 |
沸点/℃ | 892 | 444.6 | 2980 |
(2)放电时,电极A为_____极,电极B发生_____反应(填“氧化或还原”)。
(3)充电时,总反应为Na2Sx=2Na+xS,则阳极的电极反应式为:________________。
(4)若把钠硫电池作为电源,电解槽内装有KI及淀粉溶液如图2所示,槽内的中间用阴离子交换膜隔开。通电一段时间后,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。则右侧发生的电极方程式:________________;试分析左侧溶液蓝色逐渐变浅的可能原因是:___________________。