Question

硼是一種重要的非金屬元素，單質(zhì)硼可以通過(guò)硼鎂礦Mg₂B₂O₅?H₂O來(lái)制取．
第①步：將硼鎂礦用濃堿NaOH溶液溶解，過(guò)濾得NaBO₂溶液．
第②步：將NaBO₂濃縮后通入CO₂調(diào)節(jié)堿度，結(jié)晶析出硼砂Na₂B₄O₇?10H₂O．
第③步：將硼砂溶于水后，用H₂SO₄調(diào)節(jié)酸度，過(guò)濾得H₃BO₃晶體．
第④步：加熱硼酸使之脫水生成氧化物．
第⑤步：脫水產(chǎn)物用鎂還原即得粗單質(zhì)硼．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）第①步和第⑤步的化學(xué)方程式分別為

 

，

 

．
（2）將制得的粗硼在一定條件下反應(yīng)全部生成BI₃，然后BI₃熱分解可以得到純凈的單質(zhì)硼．0.20g粗硼制成的BI₃分解得到的I₂全部被收集后，用 2.00mol/LNa₂S₂O₃溶液滴定，用去27.00mL Na₂S₂O₃溶液（已知：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）．
①Na₂S₂O₃溶液成堿性，用離子方程式表達(dá)其原因

 

，此滴定過(guò)程中所用的指示劑為

 

，滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是

 

．
②粗硼中硼的含量為

 

．
（3）上述制得的硼砂晶體（Na₂B₄O₇?10H₂O）還可制備過(guò)硼酸鈉，它是一種優(yōu)良的漂白劑，被廣泛應(yīng)用于洗衣粉、漂白粉、洗滌劑中．已知純品過(guò)硼酸鈉晶體中各元素的物質(zhì)的量之比為n（Na）：n（B）：n（H）：n（O）=1：1：n：7．將制得的純品樣品在70℃以上加熱將逐步失去結(jié)晶水，測(cè)得純品質(zhì)量隨溫度的變化如下圖所示，則T₃時(shí)所得晶體的化學(xué)式為：

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)第①步為Mg₂B₂O₅?H₂O與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)、第⑤步為B₂O₃與Mg的反應(yīng)寫(xiě)出反應(yīng)的方程式；
（2）①根據(jù)堿性溶液使用堿式滴定管完成；根據(jù)淀粉與碘單質(zhì)顯示藍(lán)色判斷；根據(jù)反應(yīng)結(jié)束后溶液的藍(lán)色消失分析；
②根據(jù)反應(yīng)方程式及滴定數(shù)據(jù)計(jì)算出粗硼中硼的含量；
（3）根據(jù)各元素物質(zhì)的量比以及圖中各數(shù)據(jù)計(jì)算出各元素的原子個(gè)數(shù)比，寫(xiě)出化學(xué)式．

解答：（1）第①步為Mg₂B₂O₅?H₂O與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Mg₂B₂O₅?H₂O+2NaOH=2NaBO₂+2Mg（OH）₂↓；第⑤步為B₂O₃與Mg反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：B₂O₃+3Mg=3MgO+2B，
故答案為：Mg₂B₂O₅?H₂O+2NaOH=2NaBO₂+2Mg（OH）₂↓；B₂O₃+3Mg=3MgO+2B；
（2）①Na₂S₂O₃溶液成堿性，S₂O₃^2-離子水解溶液顯示堿性，反應(yīng)的離子方程式為：S₂O₃^2-+H₂O?HS₂O₃^-+OH^-；滴定過(guò)程中有碘單質(zhì)參與，可以使用淀粉溶液作為指示劑；滴定結(jié)束時(shí)，錐形瓶中溶液藍(lán)色褪去且30s內(nèi)不褪色，
故答案為：S₂O₃^2-+H₂O?HS₂O₃^-+OH^-；淀粉溶液；錐形瓶中溶液藍(lán)色褪去且30s內(nèi)不褪色；
②硫代硫酸鈉的物質(zhì)的量為：2.00mol/L×0.027L=0.054mol，根據(jù)關(guān)系式：B～BI₃～

3

2

I₂～3S₂O₃^2-，n（B）=

1

3

n（S₂O₃^2-）=0.018mol，
硼的質(zhì)量為：10.8g/mol×0.018mol=0.1944g，粗硼中硼的含量為：

0.1944g

2.00g

×100%=97.2%，
故答案為：97.2%；
（3）計(jì)算過(guò)程：T₃時(shí)，n（Na）=

20.0g×23%

23g/mol

=0.2mol
則30.8g樣品中，根據(jù)n（Na）：n（B）：n（H）：n（O）=1：1：n：7=0.2：0.2：0.2n：1.4，
樣品的質(zhì)量為：0.2×23+0.2×11+0.2n+1.4×16=30.8
解得：n=8，則原晶體為：NaBO₃?4H₂O．
T₃時(shí)所得晶體中鈉元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，求出結(jié)晶水?dāng)?shù)目：

23

23+11+48+18n

=0.23，解得n=1，
所以T₃時(shí)所得晶體的化學(xué)式為NaBO₃?H₂O，
故答案為：NaBO₃?H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了鹽類的水解、復(fù)雜化學(xué)式的計(jì)算，題目難度稍大，計(jì)算是難點(diǎn)，計(jì)算時(shí)要充分利用題目所給數(shù)量關(guān)系和表中數(shù)據(jù)，根據(jù)質(zhì)量關(guān)系和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的概念快速解題．