Question

5．硼酸（H₃BO₃）是一种一元弱酸，微溶于水，回答下列问题．
（1）H₃BO₃本身不能电离，只能通过结合来自水中的OH^-而释放出H⁺，试写出H₃BO₃溶液的电离方程式H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺，该物质的电离方式和中学另一种常见物质的电离相似，该物质是（写化学式）NH₃或Al（OH）₃；
（2）硼砂（Na₂B₄O₇^?10H₂O）是硼酸的一种重要钠盐，工业上可利用碳碱法制取，以下是某化工集团利用合成氨脱碳尾气生产硼砂及其它化工产品的流程图．

回答下列问题：
①合成氨常用CH₄与水蒸气反应，制取H₂的同时获得脱碳尾气（上述流程图中的某物质），所发生的化学方程式为CH₄+2H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO₂+4H₂．
②轻质碳酸镁的组成可表示为xMgCO₃．yMg（OH）₂．zH₂O，某小组为测定其成份，准确称取2.33g样品，充分加热后称得剩余物质质量为1.00g，所得气体经浓硫酸吸收，浓硫酸增重0.45g，则该轻质碳酸镁的化学式为：4MgCO₃•Mg（OH）₂•4H₂O．
③结合②中的结论，推测该工厂生产硼砂溶液的化学方程式为：10Mg₂B₂O₅+5Na₂CO₃+11CO₂+20H₂O=5Na₂B₄O₇+4[4MgCO₃．Mg（OH）₂.4H₂O]↓．
④a处的操作为：蒸发浓缩、冷却结晶．
⑤该工艺可实现多种产品的联产，其中属于联产产品的是abc．
a．轻质碳酸镁   b．轻质氧化镁   c．液态二氧化碳   d．纯碱．

Answer 1

分析 （1）硼酸与水作用时，与水电离产生的OH-结合，生成[B（OH）₄]^-，离子方程式为：B（OH）₃+H₂O?H⁺+[B（OH）₄]^-；
（2）①甲烷与水反应生成氢气和二氧化碳；
②所得气体经浓硫酸吸收，浓硫酸增重0.45g，说明生成的水为0.45g，CO₂为：2.33g-1g-0.45g=0.88g；
xMgCO₃．yMg（OH）₂．zH₂O=（x+y）MgO+xCO₂↑+（y+z）H₂O
                         40（x+y）     44x    18（y+z）
                           1g      0.88g    0.45g，
解之得x=4，y=1，z=4；
③根据题意，Mg₂B₂O₅、Na₂CO₃、CO₂与H₂O反应生成硼砂和轻质碳酸镁，注意方程式的配平；
④由硼砂溶液制取硼砂晶体需要蒸发浓缩、冷却结晶；
⑤由流程图可知，轻质碳酸镁、轻质氧化镁、态二氧化碳都是产品，属于联产产品．

解答 解：（1）硼酸与水作用时，与水电离产生的OH-结合，生成[B（OH）₄]^-，离子方程式为：B（OH）₃+H₂O?H⁺+[B（OH）₄]^-；该物质的电离方式与NH₃或Al（OH）₃ 与水的电离类似，Al（OH）₃+H₂O?[Al（OH）₄]^-+H⁺；
故答案为：H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺；NH₃或Al（OH）₃；
（2）①甲烷与水反应生成氢气和二氧化碳，方程式为CH₄+2H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO₂+4H₂，故答案为：CH₄+2H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO₂+4H₂；
②所得气体经浓硫酸吸收，浓硫酸增重0.45g，说明生成的水为0.45g，CO₂为：2.33g-1g-0.45g=0.88g；根据反应：
xMgCO₃．yMg（OH）₂．zH₂O=（x+y）MgO+xCO₂↑+（y+z）H₂O
                          40（x+y） 44x    18（y+z）
                           1g     0.88g     0.45g，
解之得x=4，y=1，z=4；
故答案为：4MgCO₃•Mg（OH）₂•4H₂O；
③根据题意，Mg₂B₂O₅、Na₂CO₃、CO₂与H₂O反应生成硼砂和轻质碳酸镁，方程式为10Mg₂B₂O₅+5Na₂CO₃+11CO₂+20H₂O=5Na₂B₄O₇+4[4MgCO₃．Mg（OH）₂.4H₂O]↓；
故答案为：10Mg₂B₂O₅+5Na₂CO₃+11CO₂+20H₂O=5Na₂B₄O₇+4[4MgCO₃．Mg（OH）₂.4H₂O]↓；
④由硼砂溶液制取硼砂晶体需要蒸发浓缩、冷却结晶；故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
⑤由流程图可知，轻质碳酸镁、轻质氧化镁、态二氧化碳都是产品，属于联产产品；纯碱是反应物之一，不是产品，故答案为：abc．

点评 本题考查了硼砂的制备、复杂化学式的计算，题目难度稍大，计算是难点，计算时要充分利用题目所给数量关系和表中数据，根据质量关系和质量分数的概念快速解题．