题目内容

7.硼和铝位于同一主族,它们可以形成许多组成和性质类似的化合物.一种用硼镁矿(Mg2B2O5•H2O)制取单质硼的工艺流程图如下:

回答下列问题:
(1)Mg2B2O5•H2O中B的化合价为+3.
(2)溶液b中溶质的化学式为NaHCO3.
(3)用pH试纸测溶液pH的操作方法是把一小块pH试纸放在表面皿(或玻璃片)上,用蘸有待测溶液的玻璃棒点在试纸的中部,试纸变色后与标准比色卡比较.
(4)写出Mg2B2O5•H2O与盐酸反应的化学方程式:Na2B4O7•10H2O+2HCl=2NaCl+5H2O+4H3BO3.
(5)制得的粗硼在一定条件下生成BI3,BI3加热分解可以得到纯净的单质硼.现将0.0200g粗硼制成的BI3完全分解,生成的I2用0.3000mo1.•L-1Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液15.00mL.(已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)
①滴定操作中指示剂通常为淀粉溶液.
②该粗硼样品的纯度为82.5%.
③若滴定管在使用前未用Na2S2O3标准溶液润洗,测得样品的纯度将偏高(填“偏高”、“偏低”或“无影响”).
(6)请仿照如图形式设计从沉淀a中获得单质Mg的流程图(提示:在箭头上方或下方标出所用试剂或实验操作).

分析 根据硼和铝位于同一主族,它们可以形成许多组成和性质类似的化合物,则硼镁矿与氢氧化钠溶液反应生成NaBO2、Mg(OH)2固体和水,过滤得沉淀a为Mg(OH)2固体,溶液a为NaBO2溶液,通入过量的二氧化碳,得到Na2B4O7•10H2O与为NaHCO3,过滤分离,得溶液b中溶质的化学式为NaHCO3,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Na2B4O7•10H2O晶体与盐酸反应得到硼酸,硼酸晶体加热分解得到B2O3,最后用Mg还原得到粗硼.
(1)根据化合价代数和为0计算B元素化合价;
(2)由上述分析可知,通入过量二氧化碳,则得溶液b为NaHCO3;
(3)把一小块pH试纸放在表面皿(或玻璃片)上,用蘸有待测溶液的玻璃棒点在试纸的中部,试纸变色后与标准比色卡比较;
(4)Na2B4O7•10H2O与盐酸反应根据强酸制弱酸的原理生成氯化钠、水和硼酸;
(5)①根据淀粉与碘单质显示蓝色判断;
②根据反应方程式及滴定数据计算出粗硼中硼的含量;
③若滴定管在使用前未用Na2S2O3标准溶液润洗,则测得Na2S2O3标准溶液体积偏大,据此分析;
(6)要想获得单质Mg即电解熔融MgCl2固体,所以先将沉淀a为Mg(OH)2固体,加浓盐酸蒸发结晶得MgCl2•6H2O晶体,因为MgCl2•6H2O受热易水解生成氢氧化镁,所以在HCl的气流中加热得到MgCl2固体,据此解答.

解答 解:(1)根据化合价代数和为0,可知Mg2B2O5•H2O中B的化合价为+3,故答案为:+3;
(2)由上述分析可知,通入过量二氧化碳,则得溶液b为NaHCO3,故答案为:NaHCO3;
(3)用pH试纸测溶液pH的操作方法是把一小块pH试纸放在表面皿(或玻璃片)上,用蘸有待测溶液的玻璃棒点在试纸的中部,试纸变色后与标准比色卡比较;故答案为:把一小块pH试纸放在表面皿(或玻璃片)上,用蘸有待测溶液的玻璃棒点在试纸的中部,试纸变色后与标准比色卡比较;
(4)Na2B4O7•10H2O与盐酸反应根据强酸制弱酸的原理生成氯化钠、水和硼酸,反应方程式为:Na2B4O7•10H2O+2HCl=2NaCl+5H2O+4H3BO3,
故答案为:Na2B4O7•10H2O+2HCl=2NaCl+5H2O+4H3BO3;
(5)①滴定过程中有碘单质参与,可以使用淀粉溶液作为指示剂;故答案为:淀粉溶液;
②硫代硫酸钠的物质的量为:0.3mol/L×0.015L=0.0045mol,根据关系式:B~BI3~$\frac{3}{2}$I2~3S2O32-,n(B)=$\frac{1}{3}$n(S2O32-)=0.0015mol,
硼的质量为:11g/mol×0.0015mol=0.0165g,粗硼中硼的含量为:$\frac{0.0165g}{0.02g}$×100%=82.5%,
故答案为:82.5%;
③若滴定管在使用前未用Na2S2O3标准溶液润洗,则测得Na2S2O3标准溶液体积偏大,所以根据B~BI3~$\frac{3}{2}$I2~3S2O32-,样品的纯度将偏高,故答案为:偏高;
(6)沉淀a为Mg(OH)2固体,加浓盐酸蒸发结晶得MgCl2•6H2O晶体,因为MgCl2•6H2O受热易水解生成氢氧化镁,所以在HCl的气流中加热得到MgCl2固体,最后再电解熔融MgCl2固体得到镁,所以从沉淀a中获得单质Mg的流程图为,
故答案为:.

点评 本题考查化学制备方案,理解工艺流程原理是解题关键,侧重对化学用语的考查,需要学生具备扎实的基础与灵活运用的能力,题目难度中等.

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