Question

硼镁泥是硼镁矿生产硼砂晶体时的废渣，其主要成分是MgO，还含有、CaO、、FeO、MnO、等杂质。以硼镁泥为原料制取七水硫酸镁的工艺流程如下：

回答下列问题：

(1)中B的化合价为__________。

(2)易溶于水，也易发生水【解析】
硼酸硼酸在常温下溶解度较小。写出加入硫酸时发生反应的化学方程式：_____。

(3)滤渣B中含有不溶于稀盐酸但能溶于热浓盐酸的黑色固体，写出生成黑色固体的离子方程式____________。

(4)加入MgO的目的是___________________。

(5)已知、的溶解度如下表：

温度溶解度	40	50	60	70

“操作A”是将和混合溶液中的除去，根据上表数据，简要说明“操作A”步骤为____________________。

(6)硼砂也能在工业上制取，被称为有机化学中的“万能还原剂”。

写出的电子式：___________。

“有效氢含量”可用来衡量含氢还原剂的还原能力，其定义是：每克含氢还原剂的还原能力相当于多少克的还原能力。的有效氢含量为_________保留两位小数。

在碱性条件下，在阴极上电解也可制得硼氢化钠，写出阴极室的电极反应式：________。

Answer

+3； Na2B4O7+H2SO4+5H2O═Na2SO4+4H3BO3↓ ClO−+Mn2++H2O═MnO2+Cl−+2H+ 调节溶液的pH值，使转化为氢氧化铁沉淀除去； 蒸发浓缩、趁热过滤； 0.21 BO2−+6H2O+8e−═BH4−+8OH−

【解析】

分析流程，硼镁泥中主要有MgO，还含有Na2B4O7、CaO、Fe2O3、FeO、MnO、SiO2等杂质，通过硫酸酸浸，得到滤渣为SiO2，滤液中含有Na+，Ca2+，Fe2+，Fe3+，Mn2+，H+，SO42-，B4O72-，经过NaClO溶液处理，NaClO在酸性溶液中具有一定的氧化性，将Fe2+氧化为Fe3+，将Mn2+氧化为MnO2，加入MgO处理，形成Fe(OH)3和MnO2，这就是滤渣B，滤液经过蒸发浓缩，趁热过滤，得到滤渣C为CaSO4•2H2O，此时滤液中存在Na+，B4O72-，SO42-，Mg2+，滤液经过冷却结晶，得到MgSO4•7H2O和硼砂溶液，据此分析；

(1)根据物质呈电中性原理，计算B的化合价；

(2)硼砂水解产生H3BO3，H3BO3是弱酸，在硼砂溶液中加入硫酸，可以制得H3BO3，据此写出反应的化学方程式；

(3)滤渣B中含有不溶于稀盐酸但能溶于浓盐酸的黑色固体，根据流程分析，应为MnO2，由NaClO在酸性溶液中氧化Mn2+得到，据此写出反应的离子方程式；

(4)加入MgO，使溶液中Fe3+产生Fe(OH)3沉淀，除去Fe3+，据此分析加入MgO的作用；

(5)操作“A”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去，根据溶解性数据的分析操作A的步骤；

(6)①NaBH4的电子式，存在Na+和BH4-，据此写出电子式；

②根据有效含氢量的定义，每克含氢还原剂的还原能力相当于多少克H2的还原能力，H2做还原剂，1molH2失去电子2mol，结合电子得失守恒计算；

③碱性条件下，在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠，阴极处发生的反应为物质得到电子，发生还原反应，考虑到溶液为碱性，OH-参加反应或反应生成OH-，据此写出电极反应式。

(1)根据物质呈电中性原理，Na2B4O7⋅10H2O中Na为+1价，O为−2价，则B的化合价为=+3；

(2)硼砂水解产生H3BO3，H3BO3是弱酸，在硼砂溶液中加入硫酸，可以制得H3BO3，则加入硫酸时Na2B4O7发生反应的化学方程式为：Na2B4O7+H2SO4+5H2O═Na2SO4+4H3BO3；

(3)滤渣B中含有不溶于稀盐酸但能溶于浓盐酸的黑色固体，根据流程分析，应为MnO2，由NaClO在酸性溶液中氧化Mn2+得到，考虑到介质为酸性，H+参与反应或反应生成H+，则生成黑色固体的离子方程式为：ClO−+Mn2++H2O═MnO2+Cl−+2H+；

(4)加入MgO，使溶液中Fe3+产生Fe(OH)3沉淀,除去Fe3+，则加入MgO的目的是：调节溶液的pH值，使Fe3+转化为Fe(OH)3除去，；

(5)操作“A”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去，根据溶解性的数据分析，随着温度的升高，MgSO4的溶解度增加，CaSO4的溶解度降低，可见随着温度升高，二者溶解度差别增大，因此可考虑操作A中对溶液蒸发浓缩，可以析出大量的CaSO4固体，在温度高时，进行趁热过滤可以达到分离的目的；

(6)①NaBH4的电子式,存在Na+和BH4−，则NaBH4的电子式为：；

②根据有效含氢量的定义，每克含氢还原剂的还原能力相当于多少克H2的还原能力，H2做还原剂，1molH2失去电子2mol，1gH2的物质的量为=0.5mol，0.5molH2转移的电子数为1mol，根据电子得失守恒，NaBH4也应转移1mol电子，NaBH4中H为−1价，做还原剂时，H从−1价升高为+1价，1molNaBH4转移电子数为4×2=8mol，则转移1mol电子消耗NaBH4的物质的量为0.125mol，其质量为0.125mol×38g/mol=4.75g，即1gH2相当于4.75gNaBH4，那么1gNaBH4相当于gH2，即0.21gH2；

③碱性条件下，在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠，阴极处发生的反应为物质得到电子，发生还原反应，考虑到溶液为碱性，OH−参加反应或反应生成OH−，则阴极室的电极反应式为：BO2−+6H2O+8e−═BH4−+8OH−。