1、
硼(B)及其化合物在化学工业中有诸多用途,请回答下列问题:
(1)硼氢化钠(NaBH4)是硼的重要化合物。
①NaBH4中B的化合价为_______________。
②工业上可利用硼酸甲酯[B(OCH3)3]与氢化钠(NaH)反应制备NaBH4反应的另种产物为甲醇钠(CH3ONa),该反应的化学方程式为______________________。
③NaBH4与水反应生成NaBO2和H2,该反应生成的氧化产物与还原产物的物质的量之比为____________________。
(2)工业上以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5•H2O,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备单质B的工艺流程如图所示:
已知:相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH见表中数据:
金属离子 | Fe3+ | Al3+ | Fe2+ | Mg2+ |
开始沉淀的pH | 2.7 | 3.7 | 5.8 | 9.6 |
完全沉淀的pH | 3.7 | 4.7 | 8.8 | 11 |
请回答下列问题:
①“浸出”时.将铁硼矿石粉碎的目的为___________________________。写出Mg2B2O5•H2O与硫酸反应的化学方程式:____________________。
②滤渣1的主要成分为_____________________________。
③“净化除杂”时需先加H2O2溶液,其目的为_______________,然后再调节溶液的pH≈5,其目的是___________________________________。
④制得的粗硼在一定条件下能生成BI3 , BI3加热分解可以得到纯净的单质硼。现将0.025 g粗硼制成的BI3完全分解,生成的I2用0.30 mol•L-1 Na2S2O3溶液滴定(I2 +2S2O32-=2I-+ S4O62-)至终点,消耗 18.00 mLNa2S2O3溶液:盛装Na2S2O3溶液应用_____________填“酸式”或“碱式”)滴定管,该粗硼样品的纯度为________________。
+ 3 4NaH + B(OCH3)3=NaBH4+3CH3ONa 1: 1 增大接触面积.加快反应速率 Mg2B2O5•H2O+2H2SO42H3BO3+2MgSO4 SiO2、CaSO4 将其中的 Fe2+氧化为 Fe3+ 使Fe3转化为Fe(OH)3沉淀,Al3+化为Al(OH)3沉淀 碱式 79.2%
(1)①NaBH4中钠的化合价为+1价,氢为-1价,得B的化合价为+3价。
②利用硼酸甲酯[B(OCH3)3]与氢化钠(NaH)反应制备NaBH4,反应物为B(OCH3)3、NaH,生成物为NaBH4、 CH3ONa,反应的化学方程式为4NaH + B(OCH3)3=NaBH4+3 CH3ONa。
③NaBH4与水反应方程式为NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑,该反应中NaBH4中H化合价由-1价升高为0价,H2O中H化合价由+1降低到0价,氧化产物与还原产物均为H2,结合方程式中原子个数,得到氧化产物与还原产物的物质的量之比为1: 1。
(2) ①“浸出”时,将铁硼矿石粉碎的目的为增大与酸的接触面积.加快反应速率;Mg2B2O5•H2O与硫酸反应的化学方程式: Mg2B2O5•H2O+2H2SO42H3BO3+2MgSO4。
②以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5•H2O,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备单质B,由流程可知,加硫酸溶解只有SiO2不溶,CaO转化为微溶于水的CaSO4,滤渣1的主要成分为SiO2、CaSO4。
③“净化除杂”时需先加H2O2溶液,其目的为将其中的 Fe2+氧化为Fe3+,2Fe2++H2O2+2H+==2Fe3+=2H2O,然后再调节溶液的pH≈5,其目的是使Fe3转化为Fe(OH)3沉淀,Al3+化为Al(OH)3沉淀而除去。
④H2S2O3为弱酸,Na2S2O3溶液显碱性,所以用碱式滴定管;
n(Na2S2O3)= 0.30 mol•L-1×0.018L=0.0054mol/L
反应I2+2 S2O32-==2I-+S4O32-,根据关系式
n(B)=n(S2O32-)=0.0018mol, 硼的质量为0.0018mol×11g/mol=0.0198g, 粗硼样品的纯度为。
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