Question

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	Fe^3+	Al^3+	Fe^2+	Mg^2+
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 +2S₂O₃^2-=2I^-+ S₄O₆ ^2-)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________________。

Answer

+ 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%

【解析】

(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。