Question

11．硼酸锌（2ZnO•3B₂O₅•3.5H₂O）为白色粉末，是一种新型的阻燃剂，不溶于水，能在高温下脱水，具有吸热、发泡、及冲洗可燃物的功效．合成硼酸锌的一种工艺流程如下；

回答下列问题：
（1）步骤①中硼砂[Na₂B₄O₇•10H₂O]易溶于水，可少量水解生成等物质的量的H₃BO₃（硼酸）和NaBO₂（硼酸钠）．该水解反应的离子方程式为B₄O₇^2-+3H₂O?2H₃BO₃+2BO₂^-；H₃BO₃为一元（填“一元”“二元”或“三元”）弱酸．
（2）步骤②中反应的化学方程式为2NaBO₂+H₂SO₄+2H₂O=Na₂SO₄+2H₃BO₃．
（3）中国化学家胡云楚对步骤③进行了改造，直接将固体ZnO和H₃BO₃磨成微米级的物质，且在一定条件下能得到纳米级硼酸锌．胡云楚在制备过程中不能（填“能”或“不能”）在高温下进行；将制得的硼酸锌与适量水混合后，能产生丁达尔现象；
（4）步骤④若在实验室进行，需要的硅酸盐质仪器除烧杯外，还有漏斗、玻璃棒．
（5）证明步骤⑤已洗净的方法是取最后洗涤液中的上层液体，向溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液，如果产生白色沉淀就说明没有洗涤干净，否则已经洗涤干净．
（6）在873K下，利用氢化锂、单质硼及氢气可制取LiBH₄．该反应的化学方程式为2LiH+2B+3H₂$\frac{\underline{\;873K\;}}{\;}$2LiBH₄．

Answer 1

分析 硼砂[Na₂[B₂O₅（OH）₄]•3H₂O]易溶于水，可少量水解生成等物质的量的H₃BO₃（硼酸）和NaBO₂（硼酸钠），根据原子守恒、电荷守恒配平方程式；硼砂水解生成的NaBO₂能和NaOH发生复分解反应生成硫酸钠和硼酸，然后加入ZnO得到2ZnO•3B₂O₅，然后冷却结晶、洗涤、干燥、研磨得到2ZnO•3B₂O₅•3.5H₂O，
（1）步骤①中硼砂[Na₂[B₂O₅（OH）₄]•3H₂O]易溶于水，可少量水解生成等物质的量的H₃BO₃（硼酸）和NaBO₂（硼酸钠） 根据反应物和生成物及电荷守恒、原子守恒书写水解离子方程式；H₃BO₃是一元弱酸；
（2）步骤②中硫酸和硼酸钠发生复分解反应；
（3）硼酸锌（2ZnO•3B₂O₅•3.5H₂O）能在高温下脱水；分散系中分散质微粒直径在1-100nm之间时能形成胶体，胶体能产生丁达尔效应；
（4）步骤④若在实验室进行，需要的硅酸盐质仪器除烧杯外，还有漏斗和玻璃棒；
（5）晶体吸附的是硫酸根离子，硫酸根离子用盐酸酸化的氯化钡溶液检验；
（6）在873K下，利用氢化锂、单质硼及氢气可制取LiBH₄，根据反应物、生成物和反应条件书写化学方程式．

解答 解：硼砂[Na₂[B₂O₅（OH）₄]•3H₂O]易溶于水，可少量水解生成等物质的量的H₃BO₃（硼酸）和NaBO₂（硼酸钠），根据原子守恒、电荷守恒配平方程式；硼砂水解生成的NaBO₂能和NaOH发生复分解反应生成硫酸钠和硼酸，然后加入ZnO得到2ZnO•3B₂O₅，然后冷却结晶、洗涤、干燥、研磨得到2ZnO•3B₂O₅•3.5H₂O，
（1）步骤①中硼砂[Na₂[B₂O₅（OH）₄]•3H₂O]易溶于水，可少量水解生成等物质的量的H₃BO₃（硼酸）和NaBO₂（硼酸钠），根据反应物和生成物及电荷守恒、原子守恒书写水解离子方程式为B₄O₇^2-+3H₂O?2H₃BO₃+2BO₂^-；H₃BO₃是一元弱酸，故答案为：B₄O₇^2-+3H₂O?2H₃BO₃+2BO₂^-；一元；
（2）步骤②中硫酸和硼酸钠发生复分解反应生成硫酸钠和硼酸，反应方程式为2NaBO₂+H₂SO₄+2H₂O=Na₂SO₄+2H₃BO₃，故答案为：2NaBO₂+H₂SO₄+2H₂O=Na₂SO₄+2H₃BO₃；
（3）硼酸锌（2ZnO•3B₂O₅•3.5H₂O）能在高温下脱水，所以不能在高温下制取；分散系中分散质微粒直径在1-100nm之间时能形成胶体，胶体能产生丁达尔效应，该分散系中分散质微粒直径为纳米级，所以能产生丁达尔效应，故答案为：不能；能；
（4）步骤④若在实验室进行，需要的硅酸盐质仪器除烧杯外，还有漏斗和玻璃棒，漏斗进行过滤、玻璃棒引流，故答案为：漏斗、玻璃棒；
（5）晶体吸附的是硫酸根离子，硫酸根离子用盐酸酸化的氯化钡溶液检验，其操作方法为：取最后洗涤液中的上层液体，向溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液，如果产生白色沉淀就说明没有洗涤干净，否则已经洗涤干净，故答案为：取最后洗涤液中的上层液体，向溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液，如果产生白色沉淀就说明没有洗涤干净，否则已经洗涤干净；
（6）在873K下，利用氢化锂、单质硼及氢气可制取LiBH₄，根据反应物、生成物和反应条件书写化学方程式，反应方程式为2LiH+2B+3H₂$\frac{\underline{\;873K\;}}{\;}$2LiBH₄，
故答案为：2LiH+2B+3H₂$\frac{\underline{\;873K\;}}{\;}$2LiBH₄．

点评 本题以物质制备为载体考查工艺流程，为高频考点，涉及基本操作、离子检验、盐类水解、胶体性质等知识点，侧重考查实验基本操作、实验方案分析推断、元素化合物性质等，明确基本操作方法、物质或离子性质等知识点是解本题关键，注意硫酸根离子检验方法，易错点是化学用语的正确运用，需要学生加强练习．