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硼酸(H3BO3,一元弱酸)在工业上应用广泛.用硼镁矿(含MgO、B2O3、SiO2及水)制备硼酸及BCl3、VB2(二硼化钒)等副产品的流程如下:已知:(1)浸取过程中发生反应:2MgO+2B2O3+2NH4HCO3+H2O═2N
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硼酸(H3BO3,一元弱酸)在工业上应用广泛.用硼镁矿(含MgO、B2O3、SiO2及水)制备硼酸及BCl3、VB2(二硼化钒)等副产品的流程如下:
已知:(1)浸取过程中发生反应:2MgO+2B2O3+2NH4HCO3+H2O═2NH4H2BO3+2MgCO3↓
(2)硼的性质与铝相似,既能与盐酸反应,也能与NaOH溶液反应回答下列问题:
(1)充分浸取后过滤,所得滤渣的主要成分是___.浸取过程中温度过高,会使浸取率降低,原因是___.
(2)上述流程中生成金属镁的化学方程式___.
(3)上述流程中制取硼的化学方程式是___.证明粗硼中含有少量镁的化学方法是___.
(4)在高温下,用氢气还原B2O3制得高纯度硼.
已知:25℃、101kpa时,
4B(s)+3O2(g)═2B2O3(s)△H=-2520kJ/mol
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-484kJ/mol
H2O(l)═H2O(g)△H=+44kJ/mol
H2(g) 还原B2O3(s)生成B(s) 和H2O(l)的热化学方程式是___.
(5)VB2-空气电池是目前储电能力最高的电池.以VB2-空气电池为电源,用惰性电极电解硫酸铜溶液如图所示,该电池工作时的反应为:4VB2+11O2═4B2O3+2V2O5.VB2极发生的电极反应为___.
当外电路中通过0.04mol电子时,B装置内共收集到0.448L气体(标准状况),若B装置内的液体体积为200mL(电解前后溶液体积不变),则电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为___mol/L.
(6)用200t含20%(质量分数)B2O3的硼镁矿经过上述流程,若浸出率为69.6%,由浸出液制取硼酸的过程中硼元素的损失率为10%,可制得___kg硼酸(提示:B2O3、H3BO3的摩尔质量分别为69.6、61.8g/mol).
已知:(1)浸取过程中发生反应:2MgO+2B2O3+2NH4HCO3+H2O═2NH4H2BO3+2MgCO3↓
(2)硼的性质与铝相似,既能与盐酸反应,也能与NaOH溶液反应回答下列问题:
(1)充分浸取后过滤,所得滤渣的主要成分是___.浸取过程中温度过高,会使浸取率降低,原因是___.
(2)上述流程中生成金属镁的化学方程式___.
(3)上述流程中制取硼的化学方程式是___.证明粗硼中含有少量镁的化学方法是___.
(4)在高温下,用氢气还原B2O3制得高纯度硼.
已知:25℃、101kpa时,
4B(s)+3O2(g)═2B2O3(s)△H=-2520kJ/mol
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-484kJ/mol
H2O(l)═H2O(g)△H=+44kJ/mol
H2(g) 还原B2O3(s)生成B(s) 和H2O(l)的热化学方程式是___.
(5)VB2-空气电池是目前储电能力最高的电池.以VB2-空气电池为电源,用惰性电极电解硫酸铜溶液如图所示,该电池工作时的反应为:4VB2+11O2═4B2O3+2V2O5.VB2极发生的电极反应为___.
当外电路中通过0.04mol电子时,B装置内共收集到0.448L气体(标准状况),若B装置内的液体体积为200mL(电解前后溶液体积不变),则电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为___mol/L.
(6)用200t含20%(质量分数)B2O3的硼镁矿经过上述流程,若浸出率为69.6%,由浸出液制取硼酸的过程中硼元素的损失率为10%,可制得___kg硼酸(提示:B2O3、H3BO3的摩尔质量分别为69.6、61.8g/mol).
▼优质解答
答案和解析
浸取过程中发生反应:2MgO+2B2O3+2NH4HCO3+H2O═2NH4H2BO3+2MgCO3↓,SiO2不反应,过滤分离,滤渣含有SiO2、MgCO3,利用水解原理进行蒸氨,得到氨气循环利用,经过蒸发、结晶、过滤、洗涤得到硼酸,加热分解得到B2O3.滤渣用浓盐酸溶解,SiO2不反应,碳酸镁与盐酸反应,过滤分离得到氯化镁溶液,经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到氯化镁晶体,电解熔融的氯化镁得到Mg,Mg与B2O3发生置换反应得到B.
(1)充分浸取后过滤,所得滤渣的主要成分是:SiO2、MgCO3;浸取过程中温度过高,会使加入的NH4HCO3分解,导致浸取率降低,
故答案为:SiO2、MgCO3;温度过高会使加入的NH4HCO3分解;
(2)电解熔融的氯化镁生成金属镁,还生成氯气,反应方程式为:MgCl2
Mg+Cl2↑,
故答案为:MgCl2
Mg+Cl2↑;
(3)Mg与B2O3发生置换反应得到B,还生成MgO,反应方程式为:B2O3+3Mg
3MgO+2B,硼的性质与铝相似,能与NaOH溶液反应,而Mg与氢氧化钠不反应,证明粗硼中含有少量镁的化学方法是:向粗硼中加入足量NaOH溶液,充分反应后固体未完全溶解,
故答案为:B2O3+3Mg
3MgO+2B;向粗硼中加入足量NaOH溶液,充分反应后固体未完全溶解;
(4)已知:①4B(s)+3O2(g)═2B2O3(s)△H=-2520kJ/mol
②2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-484kJ/mol
③H2O(l)═H2O(g)△H=+44kJ/mol
根据盖斯定律,②×
-①×
-③×3可得:3H2(g)+B2O3(s)=2B(s)+3H2O(l)△H=+402kJ/mol,
故答案为:3H2(g)+B2O3(s)=2B(s)+3H2O(l)△H=+402kJ/mol;
(5)该电池工作时的反应为:4VB2+11O2═4B2O3+2V2O5,碱性条件下,VB2极发生氧化反应反应得到B2O3、V2O5,有氢氧根离子参与反应,同时有水生成,电极反应式为:2 VB2+22 OH--22e-=V2O5+2B2O3+11 H2O,
B装置为电解池,阳极生成氧气,根据电子转移守恒可知氧气为
=0.01mol,生成气体总物质的量为
=0.02mol,故生成氢气为0.01mol,由电子转移守恒,电解前CuSO4的物质的量为
=0.01mol,故电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为
=0.05mol/L,
故答案为:2 VB2+22 OH--22e-=V2O5+2B2O3+11 H2O;0.05;
(6)设可制得xkg硼酸,则:
B2O3~~~~~~~~~~~2H3BO3
69.6 2×61.8
200×103 kg×20%×69.6%×(1-10%) x kg
所以69.6:2×61.8=200×103 kg×20%×69.6%×(1-10%):x kg
解得x=44496,
故答案为:44496.
(1)充分浸取后过滤,所得滤渣的主要成分是:SiO2、MgCO3;浸取过程中温度过高,会使加入的NH4HCO3分解,导致浸取率降低,
故答案为:SiO2、MgCO3;温度过高会使加入的NH4HCO3分解;
(2)电解熔融的氯化镁生成金属镁,还生成氯气,反应方程式为:MgCl2
| ||
故答案为:MgCl2
| ||
(3)Mg与B2O3发生置换反应得到B,还生成MgO,反应方程式为:B2O3+3Mg
| ||
故答案为:B2O3+3Mg
| ||
(4)已知:①4B(s)+3O2(g)═2B2O3(s)△H=-2520kJ/mol
②2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-484kJ/mol
③H2O(l)═H2O(g)△H=+44kJ/mol
根据盖斯定律,②×
3 |
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1 |
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故答案为:3H2(g)+B2O3(s)=2B(s)+3H2O(l)△H=+402kJ/mol;
(5)该电池工作时的反应为:4VB2+11O2═4B2O3+2V2O5,碱性条件下,VB2极发生氧化反应反应得到B2O3、V2O5,有氢氧根离子参与反应,同时有水生成,电极反应式为:2 VB2+22 OH--22e-=V2O5+2B2O3+11 H2O,
B装置为电解池,阳极生成氧气,根据电子转移守恒可知氧气为
0.04mol |
4 |
0.448L |
22.4L/mol |
0.04mol-0.01mol×2 |
2 |
0.01mol |
0.2L |
故答案为:2 VB2+22 OH--22e-=V2O5+2B2O3+11 H2O;0.05;
(6)设可制得xkg硼酸,则:
B2O3~~~~~~~~~~~2H3BO3
69.6 2×61.8
200×103 kg×20%×69.6%×(1-10%) x kg
所以69.6:2×61.8=200×103 kg×20%×69.6%×(1-10%):x kg
解得x=44496,
故答案为:44496.
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