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.
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(NO3)2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体 | 生成白色沉淀 |
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): |
下列说法正确的是( )
A. | CO和O生成CO2是吸热反应 | |
B. | 在该过程中,CO断键形成C和O | |
C. | CO和O生成了具有极性共价键的CO2 | |
D. | 状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程 |