Question

5．硼及其化合物在工业生产中应用广泛．用硼镁矿（主要成分Mg₂B₂O₅．H₂O）采用碳铵法生产硼酸主要流程如下：

（1）硼镁矿焙烧时需要粉碎，其目的是扩大接触面积，加快反应速率．硼镁矿焙烧过程中只生成两种物质，写出化学方程式Mg₂B₂O₅•H₂O+2NH₄HCO₃=2NH₄H₂BO₃+2MgCO₃．
（2）硼酸溶解度如图所示，从NH₄H₂BO₃溶液获得硼酸晶体蒸发浓缩、冷去结晶、过滤、洗涤、干燥获得硼酸晶体．洗涤过程中需要用冷水（填“冷水”或“热水”），你的理由是硼酸溶解度随着温度升高增大较快，用冷水洗涤能减少硼酸溶解损失．
（3）测得硼酸晶体纯度的试验方法是，取0.5000g样品与锥形瓶中，加甘油和刚冷却的废水，微热使样品溶解，迅速冷却至室温，加酚酞指示剂，用NaOH标准溶液滴定至15.80ml时，溶液恰好显粉红色且半分钟不褪色．
已知：每1.00mlNaOH滴定液相当于30.92mg的H₃BO₃
①迅速冷却锥形瓶中溶液的方法是冰水浴或冷水冲洗；
②滴定实验中加入甘油的目的H₃BO₃酸性太弱，用甘油转化为强酸，便于滴定终点的判定，确保测定的准确性；
③测该样品中H₃BO₃的质量分数为97.71%．

Answer 1

分析 （1）根据反应物的接触面积越大，其反应速率越快，从而缩短反应时间；根据题目信息结合质量守恒可知：硼镁矿焙烧过程中只生成两种物质为NH₄H₂BO₃和MgCO₃，根据质量守恒配平；
（2）硼酸溶解度如下所示，从NH₄H₂BO₃溶液获得硼酸晶体蒸发浓缩、冷去结晶、过滤、洗涤、干燥获得硼酸晶体，由溶解度曲线可知，硼酸溶解度随着温度升高增大较快，所以用冷水洗涤能减少硼酸溶解损失；
为了防止洗涤过程中洗涤过程中硼酸晶体的损失，需要用冷水洗涤；
（3）①可通过冰水浴或冷水冲洗来迅速冷却锥形瓶中溶液；
②滴定实验中加入甘油的目的生成稳定配合物强化酸性，酸性增强便于滴定终点的判定，确保测定的准确性；
③根据题目信息：每1.00mlNaOH滴定液相当于30.92mg的H₃BO₃计算出样品中H₃BO₃的质量，然后求出质量分数．

解答 解：（1）将固体粉碎，扩大接触面积，使反应更充分，从而增大反应速率；硼镁矿焙烧过程中只生成两种物质为NH₄H₂BO₃和MgCO₃，方程式为：Mg₂B₂O₅•H₂O+2NH₄HCO₃=2NH₄H₂BO₃+2MgCO₃；
故答案为：扩大接触面积，加快反应速率；Mg₂B₂O₅•H₂O+2NH₄HCO₃=2NH₄H₂BO₃+2MgCO₃；
（2）硼酸溶解度如下所示，从NH₄H₂BO₃溶液获得硼酸晶体蒸发浓缩、冷去结晶、过滤、洗涤、干燥获得硼酸晶体，由溶解度曲线可知，为了防止洗涤过程中洗涤过程中硼酸晶体的损失，需要用冷水洗涤，理由是硼酸溶解度随着温度升高增大较快，用冷水洗涤能减少硼酸溶解损失；
故答案为：冷水；硼酸溶解度随着温度升高增大较快，用冷水洗涤能减少硼酸溶解损失；
为了防止洗涤过程中洗涤过程中硼酸晶体的损失，需要用冷水洗涤；理由是硼酸溶解度随着温度升高增大较快，用冷水洗涤能减少硼酸溶解损失；
（3）①迅速冷却锥形瓶中溶液的方法是冰水浴或冷水冲洗；
故答案为：冰水浴或冷水冲洗；
②加入甘油的目的生成稳定配合物强化酸性，酸性增强便于滴定终点的判定，确保测定的准确性；
故答案为：H₃BO₃酸性太弱，用甘油转化为强酸，便于滴定终点的判定，确保测定的准确性；
③每1.00mlNaOH滴定液相当于30.92mg的H₃BO₃，用NaOH标准溶液滴定至15.80ml时，溶液恰好显粉红色且半分钟不褪色，则相当于30.92mg×15.8=488.536mg=0.488536gH₃BO₃，所以测该样品中H3BO3的质量分数为$\frac{0.488536g}{0.5000g}$×100%=97.71%；
故答案为：97.71%．

点评 本题考查了物质制备的流程分析判断，物质性质和实验过程判断，滴定实验的操作过程和计算应用，掌握基础是关键，题目难度中等．