Question

【题目】硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。

I.已知硼镁矿主要成分为,硼砂的化学式为。一种利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程如下所示：

(1)写出硼元素在周期表中的位置_________________________

(2)将硼砂溶于热水后，用硫酸调节溶液的为23以制取硼酸,该反应的离子方程式为_________________________________________。

(3)由制备时，一定条件是_________________________________。

(4)制得的粗硼在一定条件下生成, 加热分解可以得到纯净的单质硼。现将粗硼制成的完全分解，将生成的配制成溶液，用酸式滴定管量取碘水溶液放入锥形瓶中，向其中滴加几滴淀粉溶液，用溶液滴定至终点，消耗溶液。(提示：)滴定终点的现象为____________,该粗硼样品的纯度为____________%

Ⅱ (5)已知：的电离常数为,的电离常数为、，向盛有饱和硼酸溶液的试管中，滴加 溶液，_____(填“能”或“不能”)观察到气泡逸出.

(6)[也可写成]可以通过电解溶液的方法制备.工作原理如图所示(阳离子交换膜和阴离子交换膜分别只允许阳离子、阴离子通过).

①膜为________交换膜(填“阴离子”或“阳离子”)，写出产品室发生反应的离子方程式: ________________

理论上每生成,阴极室可生成________气体(标准状况)

②室中，进口和出口的溶液浓度大小关系为________ (填“>”或“<”)

Answer 1

【答案】第二周期、第IIIA族 B4O72- +2H+ +5H2O4 H3BO3 在HCl氛围中加热 滴加最后一滴Na2S2O3溶液，锥形瓶中蓝色恰好褪去，且半分钟不恢复原色 99 不能 阴离子 H+ + B(OH)4- =H3BO3+H2O 11.2 <

【解析】

I.（1）依据原子核外电子排布规律分析其在周期表的位置；

（2）利用强酸制弱酸原理书写其离子方程式；

（3）MgCl2在蒸干灼烧时会发生水解，生成易挥发的HCl气体，据此分析；

（4）依据关系式法找出硫代硫酸钠与硼元素的关系，根据物质的量计算出粗硼中硼的质量，进而得出结论；

Ⅱ (5)依据强酸制弱酸的原理，弱酸的电离平衡常数越大，酸性越强，再结合已知的硼酸的电离平衡常数与碳酸的两步电离平衡常数对比作答；

（6）①产品室可得到H3BO3的原因是因为：阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室，原料室的B(OH)4-穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3BO3，据此分析；

②室中，溶液中氢离子会放电，生成氢氧根离子，所以氢氧化钠浓度会增大。

I.（1）硼元素为5号元素，核外有5个电子，位于元素周期表的第二周期、第IIIA族，

故答案为：第二周期、第IIIA族；

（2）硼砂的化学式为，溶于热水并加入硫酸后生成硼酸，其离子方程式为：B4O72- +2H+ +5H2O4 H3BO3，

故答案为：B4O72- +2H+ +5H2O4 H3BO3；

（3）因MgCl2在蒸干灼烧时会发生水解，其水解的离子方程式为：，所以为了防止氯化镁水解生成氢氧化镁，需要在氛围中加热，

故答案为：在HCl氛围中加热；

（4）碘水溶液呈酸性，选择酸式滴定管，滴定终点时，溶液中的碘完全反应，所以滴定终点时的现象为滴加最后一滴Na2S2O3溶液，锥形瓶中蓝色恰好褪去，且半分钟不恢复原色；硫代硫酸钠的物质的量为：0.30mol/L×0.018L=0.0054mol，根据关系式：B～BI3～I2～3S2O32-，n（B）=n（S2O32-）= 0.0018 mol，则原样品中B的物质的量 = 0.0018 mol× = 0.018 mol，则硼的质量为：11g/mol×0.018mol=0.198g，粗硼中硼的含量为： = 99%，
故答案为：酸式；滴加最后一滴Na2S2O3溶液，锥形瓶中蓝色恰好褪去，且半分钟不恢复原色；99；

Ⅱ.（5）的电离常数为,的电离常数为、，弱酸的电离平衡常数越大，酸性越强，则酸性强弱：，则向盛有饱和硼酸溶液的试管中，滴加 溶液，不能观察到气泡逸出，

故答案为：不能；

（6）①产品室可得到H3BO3的原因是因为：阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室，原料室的B(OH)4-穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3BO3，其离子方程式为：H+ + B(OH)4- =H3BO3+H2O；所以b膜应为阴离子交换膜；阴极的电解质为氢氧化钠，所以阴极室的电极反应式为：2H+ +2e- = H2↑，结合阳极室的反应可知，2H3BO3 2H+ H2，所以理论上每生成,阴极室可生成0.5mol氢气，其体积在标况下为0.5mol×22.4 L = 11.2 L，

故答案为：阴离子；H+ + B(OH)4- =H3BO3+H2O；11.2；

②室中，电极反应式为：2H+ +2e- = H2↑，溶液中氢氧根离子浓度增大，即进口和出口的溶液浓度大小关系为<，

故答案为：<。