Question

11．硼酸鋅（2ZnO•3B₂O₅•3.5H₂O）為白色粉末，是一種新型的阻燃劑，不溶于水，能在高溫下脫水，具有吸熱、發(fā)泡、及沖洗可燃物的功效．合成硼酸鋅的一種工藝流程如下；

回答下列問題：
（1）步驟①中硼砂[Na₂B₄O₇•10H₂O]易溶于水，可少量水解生成等物質的量的H₃BO₃（硼酸）和NaBO₂（硼酸鈉）．該水解反應的離子方程式為B₄O₇^2-+3H₂O?2H₃BO₃+2BO₂^-；H₃BO₃為一元（填“一元”“二元”或“三元”）弱酸．
（2）步驟②中反應的化學方程式為2NaBO₂+H₂SO₄+2H₂O=Na₂SO₄+2H₃BO₃．
（3）中國化學家胡云楚對步驟③進行了改造，直接將固體ZnO和H₃BO₃磨成微米級的物質，且在一定條件下能得到納米級硼酸鋅．胡云楚在制備過程中不能（填“能”或“不能”）在高溫下進行；將制得的硼酸鋅與適量水混合后，能產(chǎn)生丁達爾現(xiàn)象；
（4）步驟④若在實驗室進行，需要的硅酸鹽質儀器除燒杯外，還有漏斗、玻璃棒．
（5）證明步驟⑤已洗凈的方法是取最后洗滌液中的上層液體，向溶液中加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液，如果產(chǎn)生白色沉淀就說明沒有洗滌干凈，否則已經(jīng)洗滌干凈．
（6）在873K下，利用氫化鋰、單質硼及氫氣可制取LiBH₄．該反應的化學方程式為2LiH+2B+3H₂$\frac{\underline{\;873K\;}}{\;}$2LiBH₄．

Answer 1

分析 硼砂[Na₂[B₂O₅（OH）₄]•3H₂O]易溶于水，可少量水解生成等物質的量的H₃BO₃（硼酸）和NaBO₂（硼酸鈉），根據(jù)原子守恒、電荷守恒配平方程式；硼砂水解生成的NaBO₂能和NaOH發(fā)生復分解反應生成硫酸鈉和硼酸，然后加入ZnO得到2ZnO•3B₂O₅，然后冷卻結晶、洗滌、干燥、研磨得到2ZnO•3B₂O₅•3.5H₂O，
（1）步驟①中硼砂[Na₂[B₂O₅（OH）₄]•3H₂O]易溶于水，可少量水解生成等物質的量的H₃BO₃（硼酸）和NaBO₂（硼酸鈉） 根據(jù)反應物和生成物及電荷守恒、原子守恒書寫水解離子方程式；H₃BO₃是一元弱酸；
（2）步驟②中硫酸和硼酸鈉發(fā)生復分解反應；
（3）硼酸鋅（2ZnO•3B₂O₅•3.5H₂O）能在高溫下脫水；分散系中分散質微粒直徑在1-100nm之間時能形成膠體，膠體能產(chǎn)生丁達爾效應；
（4）步驟④若在實驗室進行，需要的硅酸鹽質儀器除燒杯外，還有漏斗和玻璃棒；
（5）晶體吸附的是硫酸根離子，硫酸根離子用鹽酸酸化的氯化鋇溶液檢驗；
（6）在873K下，利用氫化鋰、單質硼及氫氣可制取LiBH₄，根據(jù)反應物、生成物和反應條件書寫化學方程式．

解答 解：硼砂[Na₂[B₂O₅（OH）₄]•3H₂O]易溶于水，可少量水解生成等物質的量的H₃BO₃（硼酸）和NaBO₂（硼酸鈉），根據(jù)原子守恒、電荷守恒配平方程式；硼砂水解生成的NaBO₂能和NaOH發(fā)生復分解反應生成硫酸鈉和硼酸，然后加入ZnO得到2ZnO•3B₂O₅，然后冷卻結晶、洗滌、干燥、研磨得到2ZnO•3B₂O₅•3.5H₂O，
（1）步驟①中硼砂[Na₂[B₂O₅（OH）₄]•3H₂O]易溶于水，可少量水解生成等物質的量的H₃BO₃（硼酸）和NaBO₂（硼酸鈉），根據(jù)反應物和生成物及電荷守恒、原子守恒書寫水解離子方程式為B₄O₇^2-+3H₂O?2H₃BO₃+2BO₂^-；H₃BO₃是一元弱酸，故答案為：B₄O₇^2-+3H₂O?2H₃BO₃+2BO₂^-；一元；
（2）步驟②中硫酸和硼酸鈉發(fā)生復分解反應生成硫酸鈉和硼酸，反應方程式為2NaBO₂+H₂SO₄+2H₂O=Na₂SO₄+2H₃BO₃，故答案為：2NaBO₂+H₂SO₄+2H₂O=Na₂SO₄+2H₃BO₃；
（3）硼酸鋅（2ZnO•3B₂O₅•3.5H₂O）能在高溫下脫水，所以不能在高溫下制取；分散系中分散質微粒直徑在1-100nm之間時能形成膠體，膠體能產(chǎn)生丁達爾效應，該分散系中分散質微粒直徑為納米級，所以能產(chǎn)生丁達爾效應，故答案為：不能；能；
（4）步驟④若在實驗室進行，需要的硅酸鹽質儀器除燒杯外，還有漏斗和玻璃棒，漏斗進行過濾、玻璃棒引流，故答案為：漏斗、玻璃棒；
（5）晶體吸附的是硫酸根離子，硫酸根離子用鹽酸酸化的氯化鋇溶液檢驗，其操作方法為：取最后洗滌液中的上層液體，向溶液中加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液，如果產(chǎn)生白色沉淀就說明沒有洗滌干凈，否則已經(jīng)洗滌干凈，故答案為：取最后洗滌液中的上層液體，向溶液中加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液，如果產(chǎn)生白色沉淀就說明沒有洗滌干凈，否則已經(jīng)洗滌干凈；
（6）在873K下，利用氫化鋰、單質硼及氫氣可制取LiBH₄，根據(jù)反應物、生成物和反應條件書寫化學方程式，反應方程式為2LiH+2B+3H₂$\frac{\underline{\;873K\;}}{\;}$2LiBH₄，
故答案為：2LiH+2B+3H₂$\frac{\underline{\;873K\;}}{\;}$2LiBH₄．

點評 本題以物質制備為載體考查工藝流程，為高頻考點，涉及基本操作、離子檢驗、鹽類水解、膠體性質等知識點，側重考查實驗基本操作、實驗方案分析推斷、元素化合物性質等，明確基本操作方法、物質或離子性質等知識點是解本題關鍵，注意硫酸根離子檢驗方法，易錯點是化學用語的正確運用，需要學生加強練習．