Question

【題目】硼、鎂及其化合物在工農業生產中應用廣泛。

Ⅰ．已知硼鎂礦的主要成分為Mg2B2O5H2O，硼砂的化學式為Na2B4O710H2O。一種利用硼鎂礦制取金屬鎂及粗硼的工藝流程如圖所示：

（1）硼砂中B元素的化合價為________，將硼砂溶于熱水后，用硫酸調節溶液的pH為2～3以制取H3BO3，該反應的離子方程式為______________________；X為H3BO3晶體加熱脫水的產物，其與Mg反應制取粗硼的化學方程式為___________________。

（2）由MgCl2·6H2O制備MgCl2時，需要在HCl氛圍中加熱，其目的是__________。

（3）Mg—H2O2酸性燃料電池的反應原理為Mg＋H2O2＋2H+===Mg2+＋2H2O。常溫下，若起始電解質溶液pH＝1，則pH＝2時，溶液中所含Mg2+的物質的量濃度為__________；已知常溫下，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10-12，當電解質溶液的pH＝6時，_____（填“有”或“無”）Mg(OH)2沉淀析出 （忽略反應過程中溶液的體積變化）。

Ⅱ．工業上可用納米MgH2和LiBH4組成的體系儲放氫，如圖所示。

（4）寫出放氫過程中發生反應的化學方程式____________________。

Ⅲ．MgO漿液是一種高活性的脫硫劑，常用于脫除煙氣中的SO2，發生的主要反應如下：

Mg(OH)2＋SO2===MgSO3＋H2O

MgSO3＋SO2＋H2O===Mg(HSO3)2

Mg(HSO3)2＋Mg(OH)2===2MgSO3＋2H2O

2MgSO3＋O2===2MgSO4

已知25 ℃時，Ksp(MgSO3)＝3.86×10-3，Ksp(CaSO3)＝3.1×10-7。

（5）其他條件相同時，鎂基和鈣基的脫硫效率與液、氣摩爾流量比的變化情況如圖所示。鎂基的脫硫效率總是比鈣基的大，除生成的MgSO4具有良好的水溶性外，還因為______________________。

Answer 1

【答案】＋3 B4O72-＋2H＋＋5H2O4H3BO3 3Mg＋B2O32B＋3MgO 防止MgCl2水解生成Mg(OH)2 0.045molL-1 無 MgH2＋2LiBH4===2LiH＋MgB2＋4H2↑ MgSO3的溶解度比CaSO3的大，MgSO3比CaSO3更易被氧化

【解析】

根據化合物中元素化合價代數和為0分析化合物中元素化合價，根據題干信息及流程圖中物質的轉化關系書寫化學方程式；根據鹽類水解原理分析從鹽溶液中加熱結晶的方法；根據溶液的pH及離子方程式計算溶液中離子濃度，根據Ksp計算分析是否有沉淀產生；根據圖示及題干信息分析反應物及生成物，書寫并配平反應方程式；根據題給信息中物質的性質分析解答。

（1）根據硼砂的化學式Na2B4O710H2O和元素正負化合價的代數和為0，可得B的化合價為+3；B4O72-與H＋反應可得H3BO3，離子方程式為：B4O72-＋2H＋＋5H2O4H3BO3；X為H3BO3晶體加熱脫水的產物，為B2O3，高溫下與Mg發生氧化還原反應，化學方程式為：3Mg＋B2O32B＋3MgO，故答案為：＋3；B4O72-＋2H＋＋5H2O4H3BO3；3Mg＋B2O32B＋3MgO；

（2）MgCl2為強酸弱堿鹽，能發生水解反應，所以由MgCl2·6H2O制備MgCl2時，需要在HCl氛圍中加熱，其目的是防止MgCl2水解生成Mg(OH)2；故答案為：防止MgCl2水解生成Mg(OH)2；

（3）起始電解質溶液pH＝1，則pH＝2時，反應的H+為：0.1mol/L-0.01mol/L=0.09mol/L，根據Mg＋H2O2＋2H+===Mg2+＋2H2O，可得Mg2+離子濃度為0.09mol/L×1/2=0.045mol/L；溶液pH＝6時，c(OH-)=10-8mol/L，K= c(Mg2+)·c2(OH-)=0.045mol/L ×(10-8mol/L)2 =4.5×10-18＜ Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10-12，所以沒有Mg(OH)2沉淀析出，故答案為：0.045molL-1 ；無；

（4）由圖分析可知，放氫過程的反應物是MgH2和LiBH4，生成物為LiH、MgB2和H2，故放氫過程中發生反應的化學方程式為：MgH2＋2LiBH4=2LiH＋MgB2＋4H2↑，故答案為：MgH2＋2LiBH4=2LiH＋MgB2＋4H2↑；

（5）由題干信息中Ksp可知，MgSO3的溶解度比CaSO3)的大，根據題給方程式知，MgSO3比CaSO3更易氧化，所以除生成的MgSO4具有良好的水溶性外，還因為MgSO3的溶解度比CaSO3的大，MgSO3比CaSO3更易被氧化，故答案為：MgSO3的溶解度比CaSO3的大，MgSO3比CaSO3更易被氧化。