Question

在实验室以硼镁矿（含Mg₂B₂O₅·H₂O、SiO₂及少量Fe₂O₃、Al₂O₃）为原料制备硼酸（H₃BO₃），其流程如图1所示，硫酸镁和硼酸的溶解度随温度的变化曲线如图2所示。

请回答下列问题：

（1）流程中“反应”的实验装置如下图所示：

①反应时需控制在95℃进行，控制反应温度的适宜方法是____________________。

②反应产生的气体需要净化处理，请从下图中选择合适的装置__________（填字母代号）。

（2）实验中得到的粗硼酸还需要重结晶进行提纯，重结晶得到的母液可以在下一次重结晶时重复使用，但达到一定次数后必须净化处理，原因是______________________。

（3）实验时若被强碱溅到，先用大量水冲洗，水洗后再涂上硼酸溶液，写出有关离子方程式：____________。

（4）滴定硼酸时不能直接滴定，因为硼酸是很弱的酸，K_a＝5．7×10^－10。滴定前，须先将硼酸与甘油作用生成甘油硼酸，K_a＝8．4×10^－6，然后用酚酞作指示剂，再用NaOH标准溶液滴定。已知硼酸的摩尔质量为61．8 g·mol^－1，滴定前称取3．00 g硼酸试样，配成250mL溶液，每次取25．00mL于锥形瓶中滴定，消耗0．200 0 mol·L^－1 NaOH标准液的平均体积为20．00 mL。

①计算所得硼酸的纯度＝__________。

②若用NaOH标准溶液直接滴定硼酸，则硼酸的纯度将__________（填字母代号）。

A．偏大         B．偏小            C．无影响         D．无法确定

Answer

水浴加热 B 使用一定次数后，母液中杂质的浓度增大，重结晶时会析出杂质影响产品纯度 OH-+H3BO3= H2BO3-+H2O 82.4 B

【解析】

(1)①水浴加热可以受热均匀，更好的控制温度，所以反应时需控制在95℃进行，控制反应温度的适宜方法是水浴加热；故答案：水浴加热。

②据流程图知硼镁矿粉中加入硫酸铵溶液产生的气体为氨气，氨气极易溶于水，属于碱性气体，所以选择既要防制倒吸，又能和氨气反应的物质进行除杂处理，符合条件的装置为B，故答案：B。

(2)由于使用的次数较多后，母液中杂质的浓度增大，影响产品纯度，所以进行必须净化处理，故答案为：使用一定次数后，母液中杂质的浓度增大，重结晶时会析出杂质影响产品纯度；

（3）硼酸属于一元弱酸，能和强碱反应生成盐和水，所以硼酸和强碱溶液反应有关离子方程式：OH-+H3BO3= H2BO3-+H2O，故答案：OH-+H3BO3= H2BO3-+H2O；

(4) ①设H3BO3浓度为c，若滴定到终点时消耗度为0.200 0 mol·L-1NaOH标准溶液20.00mL，根据 H3BO3 ~ NaOH关系可知，c(H3BO3)==0.1600 mol·L-1，所以硼酸的纯度==82.4，故答案：82.4；（
②因为硼酸是很弱的酸，Ka＝5.7×10－10，若用NaOH标准溶液直接滴定硼酸，没有突跃，不好观察颜色变化，若用NaOH标准溶液直接滴定硼酸，受水电离的影响，导致硼酸的纯度将偏小，所以答案为B。