Question

1．在元素周期表中，鋁在硼的正下方，它們有很多相似的化學(xué)性質(zhì)，可以形成許多組成和性質(zhì)類似的化合物．單質(zhì)硼可以通過硼鎂礦Mg₂B₂O₅•H₂O來制�。�（如圖甲）

（1）寫出步驟①的化學(xué)方程式Mg₂B₂O₅•H₂O+2NaOH═2NaBO₂+2Mg（OH）₂；
（2）寫出步驟②的離子方程式2Na⁺+4BO₂^-+2CO₂+11H₂O═Na₂B₄O₇•10H₂O↓+2HCO₃^-；
（3）寫出表示溶液a物料守恒的關(guān)系c（Na⁺）=c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）；
（4）步驟③中加入稀H₂SO₄的作用是利用強(qiáng)酸制備弱酸H₃BO₃；
（5）將制得的粗硼在一定條件下反應(yīng)全部生成BI₃，BI₃熱分解可以得到純凈的單質(zhì)硼．0.25g粗硼制成的BI₃分解得到的I₂全部被收集后，用2.00mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)消耗27.00mL Na₂S₂O₃溶液．（已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）
①滴定過程中所用的指示劑為淀粉溶液，滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是溶液由藍(lán)色恰好變?yōu)闊o色；②粗硼中硼的含量為79.2%；
（6）利用硼砂晶體（Na₂B₄O₇•10H₂O）可制備過硼酸鈉，它是一種優(yōu)良的漂白劑，被廣泛應(yīng)用于洗衣粉、漂白粉、洗滌劑中．已知純凈的過硼酸鈉晶體中各元素的物質(zhì)的量之比為以n（Na）：n（B）：n（H）：n（O）=1：1：n：7．取過硼酸鈉晶體在70℃以上加熱將逐步失去結(jié)晶水，測固體質(zhì)量隨溫度的變化如圖乙所示，則乃時(shí)所得晶體的化學(xué)式為NaBO₃•H₂O，請寫出簡要的解題過程T₃時(shí)n（Na）=$\frac{20.0g×23%}{23g/mol}$=0.2mol，
則30.80g樣品中，依n（Na）：n（B）：n（H）：n（O）=l：1：n：7=0.2：0.2：0.2n：1.4，
樣品的質(zhì)量為：0.2×23+0.2×11+0.2n+1.4×16=30.8
解得：n=8，則原晶體為：NaBO₃•4H₂O．
T₃時(shí)所得晶體中鈉元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，求出結(jié)晶水?dāng)?shù)目：$\frac{23}{23+11+48+18n}$=0.23，解得n=1，
所以T₃時(shí)所得晶體的化學(xué)式為NaBO₃•H₂O．

Answer 1

分析 硼鎂礦與氫氧化鈉溶液反應(yīng)：Mg₂B₂O₅•H₂O+2NaOH═2NaBO₂+2Mg（OH）₂，過濾除去氫氧化鎂，NaBO₂溶液中，通入過量的二氧化碳，得到Na₂B₄O₇•10H₂O與為NaHCO₃，過濾分離，由于硼酸的酸性小于硫酸，符合復(fù)分解反應(yīng)由強(qiáng)酸制弱酸的原理，且硼酸的溶解度較小，故Na₂B₄O₇•10H₂O晶體與硫酸反應(yīng)得到硼酸，溶液b中含有硫酸鈉，硼酸晶體加熱分解得到B₂O₃，最后用Mg還原得到粗硼，
（1）步驟①為Mg₂B₂O₅．H₂O與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成NaBO₂與Mg（OH）₂；
（2）NaBO₂溶液中，通入過量的二氧化碳，得到Na₂B₄O₇•10H₂O與為NaHCO₃；
（3）溶液a為碳酸氫鈉溶液，物料手恒其中c（Na）=c（C），C元素在CO₃^2-、HCO₃^-、H₂CO₃中；
（4）根據(jù)強(qiáng)酸制弱酸分析；
（5）①根據(jù)淀粉與碘單質(zhì)顯示藍(lán)色判斷；根據(jù)反應(yīng)結(jié)束后溶液的藍(lán)色消失分析；
②根據(jù)反應(yīng)方程式及滴定數(shù)據(jù)計(jì)算出粗硼中硼的含量；
（6）根據(jù)各元素物質(zhì)的量比以及圖中各數(shù)據(jù)計(jì)算出各元素的原子個(gè)數(shù)比，寫出化學(xué)式．

解答 解：（1）步驟①為Mg₂B₂O₅．H₂O與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成NaBO₂與Mg（OH）₂，反應(yīng)方程式為：Mg₂B₂O₅•H₂O+2NaOH=2NaBO₂+2Mg（OH）₂；
故答案為：Mg₂B₂O₅•H₂O+2NaOH═2NaBO₂+2Mg（OH）₂；
（2）NaBO₂溶液中，通入過量的二氧化碳，得到Na₂B₄O₇•10H₂O與為NaHCO₃，離子方程式為：2Na⁺+4BO₂^-+2CO₂+11H₂O═Na₂B₄O₇•10H₂O↓+2HCO₃^-；
故答案為：2Na⁺+4BO₂^-+2CO₂+11H₂O═Na₂B₄O₇•10H₂O↓+2HCO₃^-；
（3）溶液a為碳酸氫鈉溶液，物料手恒其中c（Na）=c（C），則c（Na⁺）=c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）；
故答案為：c（Na⁺）=c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）；
（4）由于硼酸的酸性小于硫酸，符合復(fù)分解反應(yīng)由強(qiáng)酸制弱酸的原理，且硼酸的溶解度較小，故Na₂B₄O₇•10H₂O晶體與硫酸反應(yīng)得到硼酸；
故答案為：利用強(qiáng)酸制備弱酸H₃BO₃；
（5）①滴定過程中有碘單質(zhì)參與，可以使用淀粉溶液作為指示劑，滴定終點(diǎn)時(shí)溶液由藍(lán)色恰好變?yōu)闊o色；
故答案為：淀粉溶液；溶液由藍(lán)色恰好變?yōu)闊o色；
②硫代硫酸鈉的物質(zhì)的量為：2mol/L×0.0270L=0.0540mol，根據(jù)關(guān)系式：B～BI₃～$\frac{3}{2}$I₂～3S₂O₃^2-，n（B）=$\frac{1}{3}$n（S₂O₃^2-）=0.0180mol，
硼的質(zhì)量為：11g/mol×0.0180mol=0.198g，粗硼中硼的含量為：$\frac{0.198g}{0.25g}$×100%=79.2%；
故答案為：79.2%；
（6）T₃時(shí)，n（Na）=$\frac{20.0g×23%}{23g/mol}$=0.2mol
則30.8g樣品中，根據(jù)n（Na）：n（B）：n（H）：n（O）=1：1：n：7=0.2：0.2：0.2n：1.4，
樣品的質(zhì)量為：0.2×23+0.2×11+0.2n+1.4×16=30.8
解得：n=8，則原晶體為：NaBO₃•4H₂O．
T₃時(shí)所得晶體中鈉元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，求出結(jié)晶水?dāng)?shù)目：$\frac{23}{23+11+48+18n}$=0.23，解得n=1，
所以T₃時(shí)所得晶體的化學(xué)式為NaBO₃•H₂O；
故答案為：NaBO₃•H₂O；
解：T₃時(shí)n（Na）=$\frac{20.0g×23%}{23g/mol}$=0.2mol，
則30.80 g樣品中，依n（Na）：n（B）：n（H）：n（O）=l：1：n：7=0.2：0.2：0.2n：1.4，
樣品的質(zhì)量為：0.2×23+0.2×11+0.2n+1.4×16=30.8
解得：n=8，則原晶體為：NaBO₃•4H₂O．
T₃時(shí)所得晶體中鈉元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，求出結(jié)晶水?dāng)?shù)目：$\frac{23}{23+11+48+18n}$=0.23，解得n=1，
所以T₃時(shí)所得晶體的化學(xué)式為NaBO₃•H₂O．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)制備方案，圖象分析判斷和計(jì)算應(yīng)用，理解工藝流程原理是解題關(guān)鍵，側(cè)重對化學(xué)用語的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用的能力，難度中等．