Question

【題目】硼、鎂及其化合物在工農業生產中應用廣泛。

已知：硼鎂礦主要成分為Mg2B2O5H2O，硼砂的化學式為Na2B4O710H2O，利用硼鎂礦制取金屬鎂及粗硼的工藝流程為：

回答下列有關問題：

（1）硼砂中B的化合價為______ ，溶于熱水后，常用H2SO4調pH 2～3制取H3BO3，反應的離子方程式為 _____________________________________，X為H3BO3晶體加熱脫水的產物，其與Mg制取粗硼的化學方程式為 __________________。

（2）MgCl27H2O需要在HCl氛圍中加熱，其目的是 _______________________________。

（3）鎂-H2O2酸性燃料電池的反應機理為Mg+H2O2+2H+=Mg2++2H2O，則正極反應式為________________；若起始電解質溶液pH=1，則pH=2時溶液中Mg2+離子濃度為______ 。已知Ksp[Mg（OH）2]=5.6×10-12，當溶液pH=6時，_______（填“有”或“沒有”）Mg（OH）2沉淀析出。

Answer 1

【答案】 +3 B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3 3Mg+B2O32B+3MgO 防止MgCl2水解生成Mg（OH）2 H2O2+2H++2e-=2H2O 0.045molL-1 沒有

【解析】硼鎂礦主要成分為Mg2B2O5H2O，硼砂的化學式為Na2B4O710H2O。利用硼鎂礦制取金屬鎂及粗硼的工藝流程中硼鎂礦加入氫氧化鈉濃溶液過濾得到氯化鎂，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，通入適量二氧化碳氣體得到硼砂，溶于熱水后，調pH2～3制取H3BO3，加熱得到B2O3，鎂和得到B2O3反應生成氧化鎂和硼。

(1)硼砂的化學式為Na2B4O710H2O，鈉元素化合價為+1價，氧元素化合價-2價，依據化合價代數和計算得到硼元素化合價為+3價；用H2SO4調pH2～3，硼砂中的Na2B4O7在酸溶液中生成H3BO3 ，反應的離子方程式為：B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3，X為H3BO3晶體加熱脫水的產物是B2O3，鎂和得到B2O3反應生成氧化鎂和硼，反應的化學方程式為：3Mg+B2O32B+3MgO，故答案為：+3；B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3；3Mg+B2O32B+3MgO；

(2)MgCl27H2O需要在HCl氛圍中加熱，是為了防止氯化鎂水解生成氫氧化鎂，故答案為：防止MgCl2水解生成Mg(OH)2；

(3)鎂-H2O2酸性燃料電池的反應機理為Mg+H2O2+2H+═Mg2++2H2O，正極上是過氧化氫得到電子生成水的反應，正極反應式H2O2+2H++2e-=2H2O；若起始電解質溶液pH=1，則pH=2時溶液中，氫離子濃度減小0.1mol/L-0.01mol/L=0.09mol/L，依據反應方程式得到Mg2+離子濃度=0.045mol/L；Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12，當溶液pH=6時，c(OH-)=10-8mol/L，則Qc=c(Mg2+)×c2(OH-)=0.045mol/L×10-16mol/L=4.5×10-18＜Ksp[Mg(OH)2]，說明無氫氧化鎂沉淀生成；故答案為：H2O2+2H++2e-=2H2O；0.045 molL-1；沒有。