Question

【題目】硼、鎂及其化合物在工農業生產中應用廣泛。

I.已知硼鎂礦主要成分為,硼砂的化學式為。一種利用硼鎂礦制取金屬鎂及粗硼的工藝流程如下所示：

(1)寫出硼元素在周期表中的位置_________________________

(2)將硼砂溶于熱水后，用硫酸調節溶液的為23以制取硼酸,該反應的離子方程式為_________________________________________。

(3)由制備時，一定條件是_________________________________。

(4)制得的粗硼在一定條件下生成, 加熱分解可以得到純凈的單質硼。現將粗硼制成的完全分解，將生成的配制成溶液，用酸式滴定管量取碘水溶液放入錐形瓶中，向其中滴加幾滴淀粉溶液，用溶液滴定至終點，消耗溶液。(提示：)滴定終點的現象為____________,該粗硼樣品的純度為____________%

Ⅱ (5)已知：的電離常數為,的電離常數為、，向盛有飽和硼酸溶液的試管中，滴加 溶液，_____(填“能”或“不能”)觀察到氣泡逸出.

(6)[也可寫成]可以通過電解溶液的方法制備.工作原理如圖所示(陽離子交換膜和陰離子交換膜分別只允許陽離子、陰離子通過).

①膜為________交換膜(填“陰離子”或“陽離子”)，寫出產品室發生反應的離子方程式: ________________

理論上每生成,陰極室可生成________氣體(標準狀況)

②室中，進口和出口的溶液濃度大小關系為________ (填“>”或“<”)

Answer 1

【答案】第二周期、第IIIA族 B4O72- +2H+ +5H2O4 H3BO3 在HCl氛圍中加熱 滴加最后一滴Na2S2O3溶液，錐形瓶中藍色恰好褪去，且半分鐘不恢復原色 99 不能 陰離子 H+ + B(OH)4- =H3BO3+H2O 11.2 <

【解析】

I.（1）依據原子核外電子排布規律分析其在周期表的位置；

（2）利用強酸制弱酸原理書寫其離子方程式；

（3）MgCl2在蒸干灼燒時會發生水解，生成易揮發的HCl氣體，據此分析；

（4）依據關系式法找出硫代硫酸鈉與硼元素的關系，根據物質的量計算出粗硼中硼的質量，進而得出結論；

Ⅱ (5)依據強酸制弱酸的原理，弱酸的電離平衡常數越大，酸性越強，再結合已知的硼酸的電離平衡常數與碳酸的兩步電離平衡常數對比作答；

（6）①產品室可得到H3BO3的原因是因為：陽極室的H+穿過陽膜擴散至產品室，原料室的B(OH)4-穿過陰膜擴散至產品室，二者反應生成H3BO3，據此分析；

②室中，溶液中氫離子會放電，生成氫氧根離子，所以氫氧化鈉濃度會增大。

I.（1）硼元素為5號元素，核外有5個電子，位于元素周期表的第二周期、第IIIA族，

故答案為：第二周期、第IIIA族；

（2）硼砂的化學式為，溶于熱水并加入硫酸后生成硼酸，其離子方程式為：B4O72- +2H+ +5H2O4 H3BO3，

故答案為：B4O72- +2H+ +5H2O4 H3BO3；

（3）因MgCl2在蒸干灼燒時會發生水解，其水解的離子方程式為：，所以為了防止氯化鎂水解生成氫氧化鎂，需要在氛圍中加熱，

故答案為：在HCl氛圍中加熱；

（4）碘水溶液呈酸性，選擇酸式滴定管，滴定終點時，溶液中的碘完全反應，所以滴定終點時的現象為滴加最后一滴Na2S2O3溶液，錐形瓶中藍色恰好褪去，且半分鐘不恢復原色；硫代硫酸鈉的物質的量為：0.30mol/L×0.018L=0.0054mol，根據關系式：B～BI3～I2～3S2O32-，n（B）=n（S2O32-）= 0.0018 mol，則原樣品中B的物質的量 = 0.0018 mol× = 0.018 mol，則硼的質量為：11g/mol×0.018mol=0.198g，粗硼中硼的含量為： = 99%，
故答案為：酸式；滴加最后一滴Na2S2O3溶液，錐形瓶中藍色恰好褪去，且半分鐘不恢復原色；99；

Ⅱ.（5）的電離常數為,的電離常數為、，弱酸的電離平衡常數越大，酸性越強，則酸性強弱：，則向盛有飽和硼酸溶液的試管中，滴加 溶液，不能觀察到氣泡逸出，

故答案為：不能；

（6）①產品室可得到H3BO3的原因是因為：陽極室的H+穿過陽膜擴散至產品室，原料室的B(OH)4-穿過陰膜擴散至產品室，二者反應生成H3BO3，其離子方程式為：H+ + B(OH)4- =H3BO3+H2O；所以b膜應為陰離子交換膜；陰極的電解質為氫氧化鈉，所以陰極室的電極反應式為：2H+ +2e- = H2↑，結合陽極室的反應可知，2H3BO3 2H+ H2，所以理論上每生成,陰極室可生成0.5mol氫氣，其體積在標況下為0.5mol×22.4 L = 11.2 L，

故答案為：陰離子；H+ + B(OH)4- =H3BO3+H2O；11.2；

②室中，電極反應式為：2H+ +2e- = H2↑，溶液中氫氧根離子濃度增大，即進口和出口的溶液濃度大小關系為<，

故答案為：<。