题目内容

12．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Mg2B2O5•H2O，硼砂的化学式为Na2B4O7•10H2O．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）硼砂溶于热水后，常用H2SO4调pH2～3制取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，其与Mg制取粗硼的化学方程式为Mg+B2O3═2B+3MgO．
（2）MgCl2•7H2O需要在HCl氛围中加热，其目的是防止MgCl2水解生成Mg（OH）2．若用惰性电极电解MgCl2溶液，其阴极反应式为Mg2++2H2O+2e-=Mg（OH）2↓+H2↑．
（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H2O2+2H++2e-=2H2O．若起始电解质溶液pH=1，则pH=2时溶液中Mg2+离子浓度为0.045mol•L-1．已知Ksp[Mg（OH）2]=5.6×10-12，当溶液pH=6时没有 （填“有”或“没有”）Mg（OH）2沉淀析出．

分析 硼镁矿主要成分为Mg2B2O5•H2O，硼砂的化学式为Na2B4O7•10H2O．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滤渣为氢氧化镁，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，过电解得到镁；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，用H2SO4调pH2～3制取H3BO3，加热得到B2O3；
（1）用H2SO4调pH2～3，硼砂中的Na2B4O7在酸溶液中生成H3BO3 ，X为H3BO3晶体加热脱水的产物判断为B2O3，与Mg反应生成粗硼和氧化镁；
（2）氯化镁在水溶液中水解生成氢氧化镁；惰性电极电解MgCl2溶液阴极氢离子得到电子生成氢气，水的电离平衡破坏，水电离生成氢氧根离子浓度增大，和镁离子形成氢氧化镁沉淀，合并写出电极反应；
（3）燃料电池中正极上是过氧化氢得到电子生成水；依据电解质溶液PH变化结合电池反应计算镁离子浓度；PH=6计算氢氧根离子浓度，结合生成镁离子浓度计算浓度商和溶度积常数比较分析是否生成氢氧化镁沉淀；

解答 解：（1）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判断为B2O3，与Mg反应生成粗硼和氧化镁，反应的化学方程式为3Mg+B2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2B+3MgO，
故答案为：B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3；3Mg+B2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2B+3MgO；
（2）MgCl2•7H2O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；若用惰性电极电解MgCl2溶液，阴极氢离子得到电子生成氢气，水的电离平衡破坏，水电离生成氢氧根离子浓度增大，和镁离子形成氢氧化镁沉淀，合并写出阴极反应式为：2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg（OH）2↓；
故答案为：防止MgCl2水解生成Mg（OH）2；2H2O+Mg2++2e-=H2↑+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 mol•L-1；没有；

点评 本题考查了盐类的水解、原电池原理和电解池原理的分析，沉淀溶解平衡的计算应用，题目难度稍大，计算是难点，计算时要充分利用题目所给数量关系和表中数据，根据质量关系和质量分数的概念快速解题．

练习册系列答案
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14．设NA代表阿伏加德罗常数的值，下列说法中正确的是（　　）
A．1L 1mol•L-1的CH3COOH溶液中含有NA个氢离子
B．物质的量浓度为0.5 mol•L-1的MgCl2溶液中，含有Cl-个数为NA
C．5.6 g铁与足量盐酸反应转移的电子数为0.3NA
D．1g O2和1g O3中所含有的电子数均为0.5NA
3．3，5-二甲氧基苯酚是重要的有机合成中间体，可用于天然物质白柠檬素的合成．一种以间苯三酚为原料的合成反应如下：

甲醇、乙醚和3，5-二甲氧基苯酚的部分物理性质见表：
物质沸点/℃熔点/℃密度（20℃）/g•cm-3溶解性
甲醇64.7/0.7915易溶于水
乙醚34.5/0.7138微溶于水
3，5-二甲氧基苯酚/33～36/易溶于甲醇、乙醚，微溶于水
（1）反应结束后，先分离出甲醇，再加入乙醚进行萃取．
①分离出甲醇的操作是的蒸馏．
②萃取用到的分液漏斗使用前需检验漏并洗净，分液时有机层在分液漏斗的上填（“上”或“下”）层．
（2）分离得到的有机层依次用饱和NaHCO3溶液、饱和食盐水、少量蒸馏水进行洗涤．用饱和NaHCO3溶液洗涤的目的是①除去HCl；用饱和食盐水洗涤的目的是②除去少量NaHCO3且减少产物损失．
（3）洗涤完成后，通过以下操作分离、提纯产物，正确的操作顺序是dcab（填字母）．
a．蒸馏除去乙醚 b．重结晶  c．过滤除去干燥剂  d．加入无水CaCl2干燥
（4）反应可能出现的副产物的结构简式为．
20．某化肥厂用H2O、CO2、NH3、CaSO4、制备（NH4）2SO4，工艺流程如下：

下列推断中正确的是（　　）
A．步骤①和②中的气体属于可循环使用的气体
B．步骤②中发生的反应为：Ca2++CO2+2NH3•H2O═CaCO3↓+2NH4++H2O
C．往甲中通CO2有利于（NH4）2SO4生成
D．以上涉及的化学反应中有氧化还原反应
7．钛被称为“21世纪的金属”，其比强度位于金属之首．工业上常用金红石（主要成分TiO2）为主要原料制取金属钛及其化合物，如：TiCl3、TiO2．
制取钛：①TiO2+2Cl2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl4+2CO    ②2Mg+TiCl4$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2MgCl2+Ti③Ti+2Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiCl4 ④TiCl4$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2Cl2↑+Ti铝还原法制取TiCl3：

（1）制取钛的反应②常在下列某气体中进行，该气体可以是d
a．空气    b．氮气      c．二氧化碳      d．氩气
（2）TiCl4在工业生产中为重要的中间体，写出铝还原法制取TiCl3工艺中136℃反应器中的化学反应方程式4Al+3TiCl4$\frac{\underline{\;136℃\;}}{\;}$4AlCl3+3Ti
（3）TiCl4可用于制备TiO2，制备时向TiCl4中加入大量水并且加热可得TiO2•xH2O，写出该步反应的化学方程式TiCl4+（x+2）H2O$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$TiO2•xH2O↓+4HCl↑
（4）实验室模拟反应③制TiCl4的装置如图2，已知：TiCl4在常温下为液体，空气中放置时就易水解，会产生刺激性烟雾．请回答：

①仪器D的名称是球形干燥管
②仪器B中反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Cl2↑+Mn2++2H2O
③实验开始时先点燃甲（填“甲”或“乙”）处酒精灯．
④装置C中盛装的液体是c，装置E中盛装的液体是d
a．水        b．饱和食盐水        c．浓硫酸        d．氢氧化钠溶液
⑤装置D的主要作用是防止水蒸汽进入造成产品水解．
17．实验室合成溴苯的装置图及有关数据如下，按下列合成步骤回答：
  苯 溴 溴苯
 密度/g．cm3 0.88 3.10 1.50
 沸点/℃ 80 59 156
 水中溶解度 微溶 微溶 微溶
（1）实验装置中，仪器c的名称为球形冷凝管，作用为冷凝、回流．
（2）在a中加入15mL无水苯和少量铁屑．在b中小心加入4.0mL液态溴．向a中滴入几滴溴，有白雾产生，是因为生成了HBr气体．继续滴加至液溴滴完．写出a中发生反应的化学方程式：2Fe+3Br2═2FeBr3．
（3）液溴滴完后，经过下列步骤分离提纯：
①向a中加入10mL水，然后过滤除去未反应的铁屑；
②滤液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤．NaOH溶液洗涤的作用是除去HBr和未反应的Br2；
③向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤．加入无水氯化钙的目的是干燥．
（4）经以上分离操作后，粗溴苯中还含有的主要杂质为苯，要进一步提纯，需进行的操作方法为蒸馏．
4．对于容积不变密闭容器中的反应：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H＜0，在673K，30MPa下n（NH3）和n（H2）随时间变化的关系如图所示．下列叙述不正确的是（　　）
A．点a处的正反应速率比点b处的大
B．点c处的正反应速率与逆反应速率相等
C．点d（t1时刻）的n（N2）比点e（t2时刻）处的n（N2）大
D．其他条件不变，773K下反应至t1时刻，此时画出的两根平行线间的距离将要变小
1．下列表达中不正确的是（　　）
A．1molH2B．2 molNa2CO3C．0.5mol氧D．2 molOH-
2．使用青霉素的主要不良反应是过敏反应，用药前一定要进行皮肤敏感性实验．

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