题目内容
【题目】用硼镁矿(Mg2B2O5·H2O，含Fe2O3杂质)制取硼酸(H3BO3)晶体的流程如下。
同答下列问题：
(1)沉淀的主要成分为____________________(填化学式)。
(2)写出生成Na2B4O5(OH)4·8H2O的化学方程式_________________________________。
(3)检验H3BO3晶体洗涤干净的操作是______________________________。
(4)已知：
实验室利用此原理测定硼酸样品中硼酸的质量分数。准确称取0.3000g样品于锥形瓶中，加入过量甘油加热使其充分溶解并冷却，滴入1～2滴酚酞试液，然后用0.2000mol·L-1NaOH标准溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液22.00mL。
①滴定终点的现象为________________________。
②该硼酸样品的纯度为_________________％(保留1位小数)。
(5)电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3的工作原理如下图。
①b膜为________交换膜(填“阴离子”或“阳离子”)。理论上每生成1molH3BO3，两极室共生成__________L气体(标准状况)。
②N室中，进口和出口NaOH溶液的浓度：a％_________b％(填“>”或“<”)。
【答案】Mg(OH)2、Fe2O3 4NaB（OH）4+2CO2+3H2O=Na2B4O5（OH）48H2O↓+2NaHCO3 取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加硝酸酸化的硝酸银溶液，若无明显现象，说明洗涤干净 溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色 90.9 阴离子 16.8 <
【解析】
硼镁矿与氢氧化钠溶液反应，过滤除去沉淀Mg（OH）2和Fe2O3，NaB（OH）4溶液中通入过量的二氧化碳，得到Na2B4O5（OH）48H2O与为NaHCO3，过滤分离，由于硼酸的酸性小于盐酸，符合复分解反应由强酸制弱酸的原理，且硼酸的溶解度较小，故Na2B4O5（OH）48H2O晶体与盐酸反应得到硼酸，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硼酸(H3BO3)晶体。
(1)镁离子可以生成氢氧化镁沉淀，三氧化二铁不与氢氧化钠反应；
(2)反应物NaB（OH）4和过量CO2，生成物Na2B4O5(OH)4·8H2O和碳酸氢钠，写出化学方程式；
(3)取最后一次洗涤液，利用硝酸银检验；
(4) ①根据酚酞遇酸不变色，遇碱变红来判断；
②利用关系式法进行计算；
(5)M室氢氧根离子失电子，氢离子经过a膜进入产品室，a膜为阳离子交换膜；原料室中B（OH）4-通过b膜进入产品室遇M室进入的H+反应生成H3BO3，b膜为阴离子交换膜；原料室Na+经过c膜进入N室，c膜为阳离子交换膜，N室氢离子得电子生成氢气，氢氧根离子浓度增大。即M室生成氧气，消耗水，N室生成氢氧化钠和氢气，据此分析。
(1) 硼镁矿与氢氧化钠反应，镁离子生成氢氧化镁沉淀，Fe2O3不与氢氧化钠反应，因此沉淀的主要成分为Mg(OH)2、Fe2O3；
答案：Mg(OH)2、Fe2O3
(2) 反应物NaB（OH）4和过量CO2，生成物Na2B4O5(OH)4·8H2O和碳酸氢钠，化学方程式为4NaB（OH）4+2CO2+3H2O=Na2B4O5（OH）48H2O↓+2NaHCO3；
答案：4NaB（OH）4+2CO2+3H2O=Na2B4O5（OH）48H2O↓+2NaHCO3
(3)检验H3BO3晶体洗涤干净的操作是取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加硝酸酸化的硝酸银溶液，若无明显现象，说明洗涤干净；
答案：取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加硝酸酸化的硝酸银溶液，若无明显现象，说明洗涤干净
(4)①滴定终点的现象为溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色；
答案：溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色
②H3BO3～NaOH
1mol 1mol
n（H3BO3）0.2000mol/L×22.00×10-3L
得n（H3BO3）=0.0044mol
m（H3BO3）= n（H3BO3）×M（H3BO3）=0.0044mol×62g/mol=0.2728g
纯度为
×100%=90.9%
(5)M室氢氧根离子失电子生成氧气，氢离子经过a膜进入产品室，a膜为阳离子交换膜；原料室中B（OH）4－通过b膜进入产品室遇M室进入的H+反应生成H3BO3，b膜为阴离子交换膜；原料室Na+经过c膜进入N室，c膜为阳离子交换膜，N室氢离子得电子生成氢气，氢氧根离子浓度逐渐增大。
①由上面分析可知b膜为阴离子交换膜，因为H++ B（OH）4－=H3BO3+H2O，因此转移1mol电子生成1mol H3BO3；列关系式
1mole-～1/4O2（M室）～1mol H3BO3～1/2H2（N室）
理论上每生成1molH3BO3，两极室共生成（1/2+1/4）mol×22.4L/mol=16.8L气体(标准状况)；
②由上面分析可知N室中，进口和出口NaOH溶液的浓度：a％<b％；
答案：阴离子 16.8 <
名校课堂系列答案
【题目】（10分）某同学帮助水质检测站配制480 mL 0.5 mol·L－1NaOH溶液以备使用。
（1）该同学应选择________mL的容量瓶。
（2）其操作步骤如下图所示，
则如图操作应在下图中的________(填选项字母)之间。
A．②与③ B．①与② C．④与⑤
（3）该同学应称取NaOH固体________g，用质量为23.1 g的烧杯放在托盘天平上称取所需NaOH固体时，请在附表中选取所需的砝码大小________(填字母)，并在下图中选出能正确表示游码位置的选项________(填字母)。
附表 砝码规格
a | b | c | d | e | |
砝码大小/g | 100 | 50 | 20 | 10 | 5 |
（4）下列操作对所配溶液的浓度大小有何影响？
①转移完溶液后未洗涤玻璃棒和烧杯，浓度会________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”，下同)
②容量瓶中原来有少量蒸馏水，浓度会________。
