Question

【題目】鎂是一種重要金屬，號稱國防金屬。某設計小組利用硼鎂礦制備鎂和硼的流程如下：

已知：硼鎂礦的主要成分Mg2B2O5·H2O，硼砂的化學式為Na2B4O7·10H2O，回答下列問題：

（1）Mg2B2O5·H2O中B的化合價為________。在90℃的熱水中，加入稀硫酸調節pH=2~3生成硼酸(H3BO3)，反應的離子方程式為__________。

（2）硼的化合物種類繁多，NaBH4是有機合成中常見的還原劑，NaBH4的電子式為______。

（3）將MgCl2·6H2O置于HCl氛圍中加熱的目的是_____，Mg與X在高溫下反應的化學方程式為________。

（4）若向硼鎂礦中加入0.1 mol/L鹽酸溶液，充分反應后測得溶液的pH=2時，溶液中c（Mg2+)為__________________________________（忽略溶液體積的變化）。

（5）電解熔融的無水氯化鎂所得的鎂蒸汽在特定的環境里冷卻后即為固體鎂，下列物質中可以作鎂蒸汽的冷卻劑的是_________（填字母序號）

A氦氣 B氮氣

C水蒸氣 D二氧化碳氣體 E氯氣

（6）Mg-H2O2是一種以海水為電解質(加入一定量的酸)的新型電池。該電池的負極材料為_____，正極的電極反應為________。

Answer 1

【答案】+3 B4O72- + 2H+ + 5H2O = 4H3BO3 防止MgCl2水解生Mg(OH)2 B2O3+3Mg 2B+3MgO c(Mg2+)=0.045mol/L A Mg H2O2+2e-+2H+=2H2O

【解析】

硼鎂礦的主要成分為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，過濾得到氫氧化鎂，加入濃鹽酸溶解通過蒸發濃縮，冷卻結晶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，電解熔融氯化鎂得到鎂；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，用H2SO4調pH2～3制取H3BO3，加熱得到B2O3，B2O3與鎂反應生成硼，據此分析解答。

硼鎂礦的主要成分為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，過濾得到氫氧化鎂，加入濃鹽酸溶解通過蒸發濃縮，冷卻結晶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，電解熔融氯化鎂得到鎂；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，用H2SO4調pH2～3制取H3BO3，加熱得到B2O3，B2O3與鎂反應生成硼，

（1）Mg2B2O5·H2O中Mg元素化合價為+2價，氧元素化合價-2價，依據化合價代數和為零計算得到硼元素化合價為+3價；在90℃的熱水中，加入稀硫酸調節pH=2~3生成硼酸(H3BO3)，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；

故答案為：+3；B4O72- + 2H+ + 5H2O = 4H3BO3；

（2）NaBH4為離子化合物，由Na+、BH4-構成，則NaBH4的電子式為；

故答案為：；

（3）加熱MgCl2·6H2O時MgCl2易水解生成氫氧化鎂和氯化氫，氯化氫易揮發，則將MgCl2·6H2O置于HCl氛圍中加熱的目的是防止MgCl2水解生成Mg(OH)2；X為B2O3，則Mg與B2O3在高溫下反應的化學方程式為B2O3+3Mg2B+3MgO；

故答案為：防止MgCl2水解生成Mg(OH)2；B2O3+3Mg2B+3MgO；

（4）向硼鎂礦中加入0.1 mol/L鹽酸溶液，發生反應Mg2B2O5H2O+4HCl═2MgCl2+2H3BO3，充分反應后測得溶液的pH=2，即氫離子0.01 mol/L，則參加反應的氫離子濃度為0.09 mol/L，設Mg2+的濃度為x mol/L，可列比例

Mg2B2O5H2O+4HCl═2MgCl2+2H3BO3

4 2

0.09mol/L x 則可列出比例式，解得x=0.045；

則溶液中c(Mg2+)=0.045mol/L；

故答案為：c(Mg2+)=0.045mol/L；

（5）不與氦氣反應，可用作鎂蒸汽的冷卻劑；鎂與氮氣反應生成氮化鎂；鎂與水蒸氣反應生成氫氧化鎂和氫氣；鎂與二氧化碳反應生成碳和氧化鎂；鎂與氯氣反應生成氯化鎂；則只有氦氣可用作鎂蒸汽的冷卻劑，A項正確；

故答案為：A；

（6）Mg為活潑金屬材料，可作電池的負極材料，過氧化氫在正極得電子生成水，電極反應式為H2O2+2e-+2H+=2H2O；

故答案為：Mg；H2O2+2e-+2H+=2H2O。