Question

【題目】鎂、硼及其化合物在工農業生產中應用廣泛。已知：硼、鋁同主族；硼砂常指四硼酸鈉的十水合物，化學式為Na2B4O7·10H2O。利用硼鎂礦（主要成分為Mg2B2O5·H2O）制取金屬鎂及粗硼的工藝流程圖如圖所示：

（1）Mg2B2O5·H2O 中B的化合價為______價。

（2）操作②的主要步驟是_______________和過濾，從而獲得MgCl26H2O。

（3）MgCl26H2O在HCl氛圍中加熱才能制得無水氯化鎂。其原因是________________；若用情性電極電解MgCl2溶液，其陰極反應式為_____________________________。

（4）硼砂溶于90℃熱水后，常用稀硫酸調pH至2～3制取H3BO3晶體，該反應的離子方程式為______；X為硼酸晶體加熱完全脫水后的產物，其與Mg反應制取粗硼的化學方裎式為_____________。

（5）鎂-H2O2酸性燃料電池的反應機理為Mg+H2O2+2H+=Mg2++2H2O。常溫下，若起始電解質溶液pH=1，則當pH =2時，溶液中Mg2+的濃度為___________。

Answer 1

【答案】 +3 加熱濃縮、冷卻結晶 抑制MgCl2水解 2H2O+2e-+Mg2+=H2↑+Mg(OH)2↓ B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3 3Mg+B2O32B+3MgO 0.045mol/L

【解析】（1）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0計算可得到硼元素化合價為+3價。（2）從溶液中得到結晶水合物為防止失去結晶水，不能直接蒸發結晶，應采用蒸發濃縮、冷卻結晶的方法。（3）MgCl2是強酸弱堿鹽，水解顯酸性，加熱會促進Mg2+水解，在HCl氛圍中加熱，可抑制MgCl2水解；情性電極電解MgCl2溶液，陰極上由水電離的H+得電子發生還原反應生成H2，同時Mg2+會結合OH－生成沉淀，因此陰極的電極反應式為：2H2O+2e－+Mg2+=H2↑+Mg(OH)2↓。（4）由化學式可知，硼砂溶于90℃熱水后，用稀硫酸調pH至2~3制取H3BO3，B的化合價并沒有發生變化，根據原子守恒和電荷守恒可知反應的離子方程式為：B4O72－+2H++5H2O=4H3BO3；X為H3BO3晶體加熱脫水的產物，則為B2O3，與Mg反應生成粗硼和氧化鎂，反應的化學方程式為3Mg+B2O32B+3MgO。（5）若起始pH=1，則pH=2時溶液中，氫離子濃度減小0.1molL－1－0.01 molL－1=0.09 molL－1，依據總反應式Mg+H2O2+2H+=Mg2++2H2O可得c(Mg2+)=0.045 molL－1。