题目内容

6.硼及其化合物在工业上有许多用途.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)的工艺流程如图所示:

回答下列问题:
(1)写出Mg2B2O5•H2O与硫酸反应的化学方程式Mg2B2O5•H2O+2H2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H3BO3+2MgSO4.为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度外,还可采取的措施有提高反应温度或减小铁硼矿粉粒径(写出两条).
(2)利用Fe3O4的磁性,可将其从“浸渣”中分离.“浸渣”中还剩余的物质是SiO2、CaSO4(化学式).
(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液,作用是将亚铁离子氧化为铁离子.然后在调节溶液的pH约为5,目的是使铁离子、铝离子形成氢氧化物沉淀而除去.
(4)“粗硼酸”中的主要杂质是七水硫酸镁(填名称).
(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4),它是有机合成中的重要还原剂,其电子式为
(6)单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢.以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程2H3BO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$B2O3+3H2O、B2O3+3Mg$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2B+3MgO.

分析 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Fe3O4、SiO2不溶,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,以此来解答.

解答 解: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,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)Mg2B2O5•H2O与硫酸反应的化学方程式Mg2B2O5•H2O+2H2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H3BO3+2MgSO4,为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度浓度外,还可采取的措施有提高反应温度或减小铁硼矿粉粒径等,故答案为:Mg2B2O5•H2O+2H2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H3BO3+2MgSO4;提高反应温度或减小铁硼矿粉粒径;
(2)利用Fe3O4的磁性,可将其从“浸渣”中分离.“浸渣”中还剩余的物质是SiO2、CaSO4,故答案为:Fe3O4;SiO2、CaSO4
(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液,作用是将亚铁离子氧化为铁离子.然后在调节溶液的pH约为5,目的是使铁离子、铝离子形成氢氧化物沉淀而除去,
故答案为:将亚铁离子氧化为铁离子;使铁离子、铝离子形成氢氧化物沉淀而除去;
(4)最后浓缩结晶时硫酸镁易结合水以晶体析出,则“粗硼酸”中的主要杂质是七水硫酸镁,故答案为:七水硫酸镁;
(5)NaBH4为离子化合物,含离子键、共价键,其电子式为,故答案为:
(6)以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼的化学方程式为2H3BO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$B2O3+3H2O、B2O3+3Mg$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2B+3MgO,故答案为:2H3BO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$B2O3+3H2O、B2O3+3Mg$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2B+3MgO.

点评 本题考查混合物分离提纯的综合应用,为高频考点,为2015年高考真题,把握实验流程及发生的反应、混合物分离提纯方法为解答的关键,侧重分析与实验能力的综合考查,题目难度中等.

练习册系列答案
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14.某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1mol•L-1的Ba(NO32溶液中,得到了BaSO4沉淀.为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO2,该小组提出了如下假设:
假设一:溶液中的NO3-
假设二:溶液中溶解的O2
(1)验证假设一
该小组设计实验验证了假设一,请在下表空白处填写相关实验现象.
实验步骤实验现象结论
实验1:在盛有不含O2的25mL0.1mol•L-1BaCl2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体.无现象假设一成立
实验2:在盛有不含O2的25mL0.1mol•L-1Ba(NO32溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体生成白色沉淀
(2)为深入研究该反应,该小组还测得上述两个实验中溶液pH随通入SO2体积的变化曲线如图.
实验1中溶液pH变小的原因是SO2溶于水后生成H2SO3;V1时,实验2中溶液pH小于实验1的原因是(用离子方程式表示)3SO2+2H2O+2NO3-=2NO+4H++3SO42-
(3)验证假设二
请设计实验验证假设二,写出实验步骤、预期现象和结论.
实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程):
(4)若假设二成立,请预测:在相同条件下,分别用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液(溶液体积变化忽略不计),充分反应后两溶液的pH前者小于(填“大于”或“小于”)后者,理由是反应的离子方程式表明,足量的O2和NO3-分别氧化相同的H2SO3,生成的H+的物质的量前者大于后者.
1.二氧化氯(ClO2,黄绿色易溶于水的气体)是高效、低毒的消毒剂,回答下列问題:
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①电解时发生反应的化学方程式为NH4Cl+2HCl$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NCl3+3H2↑.
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③除去ClO2中的NH3可选用的试剂是c(填标号)a.水b.碱石灰c.浓硫酸d.饱和食盐水
(3)用如图装置可以测定混合气中ClO2的含量:
Ⅰ.在锥形瓶中加入足量的碘化钾,用50mL水溶解后,再加入3mL稀硫酸:
Ⅱ.在玻璃液封装置中加入水.使液面没过玻璃液封管的管口;
Ⅲ.将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收;
Ⅳ.将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中:
Ⅴ.用0.1000mol•L-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液(I2+2S2O32-═2I-+S4O62-),指示剂显示终点时共用去20.00mL硫代硫酸钠溶液.在此过程中:
①锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为2ClO2+10I-+8H+═2Cl-+5I2+4H2O
②玻璃液封装置的作用是吸收残留的ClO2气体(避免碘的逸出)
③V中加入的指示剂通常为淀粉溶液,滴定至终点的现象是溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不变色
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(1)待实验Ⅰ溶液颜色不再改变时,再进行实验Ⅱ目的是使实验Ⅰ的反应到达化学平衡状态.
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(5)按照(4)的原理,该同学用图2装置进行实验,证实了ⅱ中Fe2+向Fe3+转化的原因.
①转化的原因是Fe2+浓度增大,还原性增强,使Fe2+还原性强于I-
②与(4)实验对比,不同的操作是向U型管右管中滴加0.01mol/LFeSO4溶液.
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