Question

17．硼与铝为同族元素．据报道硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导的最高纪录，硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛；硼酸（H₃BO₃）是极弱的一元弱酸．硼镁矿主要成分为Mg₂B₂O₅•H₂O，用硼镁矿、碳铵法实验室制备硼酸的主要流程如下：

请回答：
（1）步骤①中实验室需要把硼镁矿放在坩埚仪器中焙烧（填实验仪器）．
（2）步骤③中采用减压过滤，该小组同学所用的装置如图1所示，若实验过程中发现倒吸现象，应采取最简单的实验操作是打开旋塞K；从NH₄H₂BO₃溶液获得硼酸晶体蒸发浓缩、冷却结晶、抽滤、洗涤、干燥获得硼酸晶体，下列实验条件容易使得到的硼酸晶体有较大颗粒的是C．
A．较高温度下快速蒸发
B．用冰水冷却 NH₄H₂BO₃溶液
C．采用较稀的NH₄H₂BO₃溶液
（3）硼酸是极弱的一元弱酸，用离子方程式表示硼酸溶液显酸性的原因H₃BO₃?H⁺+H₂O+BO₂^-；硼酸溶解度如图2所示，从操作③中获得H₃BO₃晶体需要洗涤、干燥，洗涤过程中需要用冷水（填“冷水”或“热水”），你的理由是硼酸溶解度随着温度升高增大较快，用冷水洗涤能减少硼酸溶解损失；

（4）测定硼酸晶体纯度的试验方法是，取0.500 0g样品与锥形瓶中，滴加甘油，微热使样品溶解，迅速冷却至室温，滴加指示剂，用NaOH标准溶液滴定至15.80mL时到达终点．已知：每1.00mLNaOH滴定液相当于30.92mg的H₃BO₃，则该样品中H₃BO₃的质量分数为97.71%．

Answer 1

分析 由流程可知，硼镁矿与碳酸氢铵混合焙烧生成NH₄H₂BO₃固体，再浸取得NH₄H₂BO₃溶液，然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离出H₃BO₃；
（1）硼镁矿焙烧时需在高温条件下，应在坩埚中进行；
（2）压过滤时因压强减小过快产生倒吸，应采取最简单的实验操作是平衡内外压强，消除倒吸；浓度、结晶速率均影响结晶颗粒的大小；
（3）硼与铝为同族元素，具有相似的性质，且硼酸是极弱的一元弱酸，电离方程式为H₃BO₃?H⁺+H₂O+BO₂^-；由硼酸溶解度曲线可知，硼酸溶解度随着温度升高增大较快，所以用冷水洗涤能减少硼酸溶解损失；
（4）根据每1.00mlNaOH滴定液相当于30.92mg的H₃BO₃，用NaOH标准溶液滴定至15.80ml时到达终点进行计算．

解答 解：（1）因为焙烧为高温加热固体，所以步骤①中实验室需要把硼镁矿放在坩埚中进行焙烧，故答案为：坩埚；
（2）减压过滤时因压强减小过快产生倒吸，应采取最简单的实验操作是：打开旋塞K，平衡内外压强，消除倒吸；结晶时通常采用浓度较低，溶剂蒸发速度较慢或溶液冷却较慢的条件，可获得较大的晶体颗粒，故C正确；
故答案为：打开旋塞K； C；
（3）硼与铝为同族元素，具有相似的性质，且硼酸是极弱的一元弱酸，电离方程式为H₃BO₃?H⁺+H₂O+BO₂^-；根据硼酸的溶解度曲线，硼酸溶解度随着温度升高增大较快，则H₃BO₃晶体的洗涤过程中需要用冷水洗涤，以减少硼酸因溶解而损失；
故答案为：H₃BO₃?H⁺+H₂O+BO₂^-；冷水；硼酸溶解度随着温度升高增大较快，用冷水洗涤能减少硼酸溶解损失；
（4）每1.00mlNaOH滴定液相当于30.92mg的H₃BO₃，用NaOH标准溶液滴定至15.80ml时到达终点，则相当于30.92mg×15.8=488.536mg=0.488536gH₃BO₃，所以测该样品中H₃BO₃的质量分数为$\frac{0.488536g}{0.5000g}$×100%=97.71%；
故答案为：97.71%．

点评 本题考查了物质制备的流程分析判断，物质性质和实验过程判断，滴定实验的操作过程和计算应用，掌握基础是关键，题目难度中等．