Question

【题目】硼在冶金、核工业、农业、高新材料等方面都有重要的应用，一种利用硼镁矿制取粗研的工艺流程：

已知:硼镁矿的主要成分为Mg2B2O5·H2O，硼砂的化学式为Na2B4O7)·10H2O。

回答下列问题：

(1)硼镁矿要粉碎处理，其目的是_______，NaOH浓溶液与硼镁矿反应的化学方程式为__________________________________(不考虑杂质参与反应)。

(2)实验室过滤操作中要用到的玻璃仪器包括烧杯、_______、______。洗涤沉淀的操作方法为_____________________________________。

(3)试解释流程中生成无水MgCl2需在HCl氛围中进行的原因：___________________。

(4)已知H3BO3为一元弱酸，其与NaOH反应的化学方程式为NaOH+H3BO3=Na[B(OH)4]，写出H3BO3的电离方程式：_________________________________________。

(5)实验测得一定质量的H3BO3在不同温度下分解的曲线如图所示。图中A、B、C、D点对应得到的物质都为纯净物。

①C对应的物质可表示为2B2O3·nH2O，则n=_______

②写出C到D过程中发生反应的化学方程式：______________。

Answer 1

【答案】增大固体与溶液的接触面积，增大反应速率 Mg2B2O5H2O+2NaOH=2Mg(OH)2 +2NaBO2 漏斗 玻璃棒 向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下，重复操作2~3次 抑制MgCl2水解或防止生成Mg(OH)2 H3BO3+ H2O[B(OH)4]-+H+ 1 H2B4O72B2O3+H2O

【解析】

硼镁矿主要成分为Mg2B2O5H2O，硼砂的化学式为Na2B4O710H2O；硼镁矿加入氢氧化钠浓溶液，待完全溶解后再过滤得到滤渣氢氧化镁，滤渣中加入浓盐酸溶解，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，电解得到镁；滤液中主要是NaBO2，浓缩后通入适量二氧化碳气体得到硼砂，溶于热水后调pH至2～3制取H3BO3，冷却结晶得到H3BO3晶体，加热得到B2O3，Mg和B2O3混合在高温下生成MgO和B。

(1)硼镁矿的主要成分为Mg2B2O5H2O，难溶于水，所以预先进行粉碎处理以增大固体与溶液的接触面积，增大反应速率；根据后续对滤渣的处理可知滤渣为Mg(OH)2，B元素变为2NaBO2，结合元素守恒可得化学方程式为Mg2B2O5H2O+2NaOH=2Mg(OH)2 +2NaBO2；

(2)过滤用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒；洗涤沉淀是为了除去其表面的杂质，洗涤操作为向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下，重复操作2~3次；

(3)MgCl2中Mg2+会水解生成Mg(OH)2，若直接加热MgCl2·7HO，则会促进水解，不能得到无水MgCl2 ，所以要在HCl氛围中加热，抑制MgCl2水解，得到无水MgCl2；

(4)由于H3BO3为一元弱酸，其与NaOH反应的化学方程式为NaOH+ H3BO3=Na[B(OH)4]，说明其酸根离子为[B(OH)4]-，H3BO3本身不能电离出H+，但在水中易结合一个OH-生成[B(OH)4]-，同时生成H+，从而体现弱酸性，所以其电离方程式为H3BO3+ H2O[B(OH)4]-+H+；

(5)①依据图中数据，起始时有248gH3BO3，物质的量为4 mol，第一次分解得到产物176 g，失水72 g(即4 mol)，因此B点对应的物质为HBO2 (物质的量为4 mol)，第二次分解得到产物158g，再失水1 mol，依据原子守恒，C点得到的物质的化学式为H2B4O7，故可表示为2B2O3·H2O，即n=1；

②第三次分解再失水1mol，所以第三次失水后的产物为B2O3，故C到D的化学方程式为H2B4O72B2O3+H2O。