Question

【題目】硼在冶金、核工業、農業、高新材料等方面都有重要的應用，一種利用硼鎂礦制取粗研的工藝流程：

已知:硼鎂礦的主要成分為Mg2B2O5·H2O，硼砂的化學式為Na2B4O7)·10H2O。

回答下列問題：

(1)硼鎂礦要粉碎處理，其目的是_______，NaOH濃溶液與硼鎂礦反應的化學方程式為__________________________________(不考慮雜質參與反應)。

(2)實驗室過濾操作中要用到的玻璃儀器包括燒杯、_______、______。洗滌沉淀的操作方法為_____________________________________。

(3)試解釋流程中生成無水MgCl2需在HCl氛圍中進行的原因：___________________。

(4)已知H3BO3為一元弱酸，其與NaOH反應的化學方程式為NaOH+H3BO3=Na[B(OH)4]，寫出H3BO3的電離方程式：_________________________________________。

(5)實驗測得一定質量的H3BO3在不同溫度下分解的曲線如圖所示。圖中A、B、C、D點對應得到的物質都為純凈物。

①C對應的物質可表示為2B2O3·nH2O，則n=_______

②寫出C到D過程中發生反應的化學方程式：______________。

Answer 1

【答案】增大固體與溶液的接觸面積，增大反應速率 Mg2B2O5H2O+2NaOH=2Mg(OH)2 +2NaBO2 漏斗 玻璃棒 向漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下，重復操作2~3次 抑制MgCl2水解或防止生成Mg(OH)2 H3BO3+ H2O[B(OH)4]-+H+ 1 H2B4O72B2O3+H2O

【解析】

硼鎂礦主要成分為Mg2B2O5H2O，硼砂的化學式為Na2B4O710H2O；硼鎂礦加入氫氧化鈉濃溶液，待完全溶解后再過濾得到濾渣氫氧化鎂，濾渣中加入濃鹽酸溶解，通過蒸發濃縮得到氯化鎂結晶水合物，在氯化氫氣流中加熱得到氯化鎂固體，電解得到鎂；濾液中主要是NaBO2，濃縮后通入適量二氧化碳氣體得到硼砂，溶于熱水后調pH至2～3制取H3BO3，冷卻結晶得到H3BO3晶體，加熱得到B2O3，Mg和B2O3混合在高溫下生成MgO和B。

(1)硼鎂礦的主要成分為Mg2B2O5H2O，難溶于水，所以預先進行粉碎處理以增大固體與溶液的接觸面積，增大反應速率；根據后續對濾渣的處理可知濾渣為Mg(OH)2，B元素變為2NaBO2，結合元素守恒可得化學方程式為Mg2B2O5H2O+2NaOH=2Mg(OH)2 +2NaBO2；

(2)過濾用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒；洗滌沉淀是為了除去其表面的雜質，洗滌操作為向漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下，重復操作2~3次；

(3)MgCl2中Mg2+會水解生成Mg(OH)2，若直接加熱MgCl2·7HO，則會促進水解，不能得到無水MgCl2 ，所以要在HCl氛圍中加熱，抑制MgCl2水解，得到無水MgCl2；

(4)由于H3BO3為一元弱酸，其與NaOH反應的化學方程式為NaOH+ H3BO3=Na[B(OH)4]，說明其酸根離子為[B(OH)4]-，H3BO3本身不能電離出H+，但在水中易結合一個OH-生成[B(OH)4]-，同時生成H+，從而體現弱酸性，所以其電離方程式為H3BO3+ H2O[B(OH)4]-+H+；

(5)①依據圖中數據，起始時有248gH3BO3，物質的量為4 mol，第一次分解得到產物176 g，失水72 g(即4 mol)，因此B點對應的物質為HBO2 (物質的量為4 mol)，第二次分解得到產物158g，再失水1 mol，依據原子守恒，C點得到的物質的化學式為H2B4O7，故可表示為2B2O3·H2O，即n=1；

②第三次分解再失水1mol，所以第三次失水后的產物為B2O3，故C到D的化學方程式為H2B4O72B2O3+H2O。