Question

5．硼及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛．用硼鎂礦（主要成分Mg₂B₂O₅．H₂O）采用碳銨法生產(chǎn)硼酸主要流程如下：

（1）硼鎂礦焙燒時(shí)需要粉碎，其目的是擴(kuò)大接觸面積，加快反應(yīng)速率．硼鎂礦焙燒過(guò)程中只生成兩種物質(zhì)，寫(xiě)出化學(xué)方程式Mg₂B₂O₅•H₂O+2NH₄HCO₃=2NH₄H₂BO₃+2MgCO₃．
（2）硼酸溶解度如圖所示，從NH₄H₂BO₃溶液獲得硼酸晶體蒸發(fā)濃縮、冷去結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥獲得硼酸晶體．洗滌過(guò)程中需要用冷水（填“冷水”或“熱水”），你的理由是硼酸溶解度隨著溫度升高增大較快，用冷水洗滌能減少硼酸溶解損失．
（3）測(cè)得硼酸晶體純度的試驗(yàn)方法是，取0.5000g樣品與錐形瓶中，加甘油和剛冷卻的廢水，微熱使樣品溶解，迅速冷卻至室溫，加酚酞指示劑，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至15.80ml時(shí)，溶液恰好顯粉紅色且半分鐘不褪色．
已知：每1.00mlNaOH滴定液相當(dāng)于30.92mg的H₃BO₃
①迅速冷卻錐形瓶中溶液的方法是冰水浴或冷水沖洗；
②滴定實(shí)驗(yàn)中加入甘油的目的H₃BO₃酸性太弱，用甘油轉(zhuǎn)化為強(qiáng)酸，便于滴定終點(diǎn)的判定，確保測(cè)定的準(zhǔn)確性；
③測(cè)該樣品中H₃BO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97.71%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)物的接觸面積越大，其反應(yīng)速率越快，從而縮短反應(yīng)時(shí)間；根據(jù)題目信息結(jié)合質(zhì)量守恒可知：硼鎂礦焙燒過(guò)程中只生成兩種物質(zhì)為NH₄H₂BO₃和MgCO₃，根據(jù)質(zhì)量守恒配平；
（2）硼酸溶解度如下所示，從NH₄H₂BO₃溶液獲得硼酸晶體蒸發(fā)濃縮、冷去結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥獲得硼酸晶體，由溶解度曲線可知，硼酸溶解度隨著溫度升高增大較快，所以用冷水洗滌能減少硼酸溶解損失；
為了防止洗滌過(guò)程中洗滌過(guò)程中硼酸晶體的損失，需要用冷水洗滌；
（3）①可通過(guò)冰水浴或冷水沖洗來(lái)迅速冷卻錐形瓶中溶液；
②滴定實(shí)驗(yàn)中加入甘油的目的生成穩(wěn)定配合物強(qiáng)化酸性，酸性增強(qiáng)便于滴定終點(diǎn)的判定，確保測(cè)定的準(zhǔn)確性；
③根據(jù)題目信息：每1.00mlNaOH滴定液相當(dāng)于30.92mg的H₃BO₃計(jì)算出樣品中H₃BO₃的質(zhì)量，然后求出質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）將固體粉碎，擴(kuò)大接觸面積，使反應(yīng)更充分，從而增大反應(yīng)速率；硼鎂礦焙燒過(guò)程中只生成兩種物質(zhì)為NH₄H₂BO₃和MgCO₃，方程式為：Mg₂B₂O₅•H₂O+2NH₄HCO₃=2NH₄H₂BO₃+2MgCO₃；
故答案為：擴(kuò)大接觸面積，加快反應(yīng)速率；Mg₂B₂O₅•H₂O+2NH₄HCO₃=2NH₄H₂BO₃+2MgCO₃；
（2）硼酸溶解度如下所示，從NH₄H₂BO₃溶液獲得硼酸晶體蒸發(fā)濃縮、冷去結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥獲得硼酸晶體，由溶解度曲線可知，為了防止洗滌過(guò)程中洗滌過(guò)程中硼酸晶體的損失，需要用冷水洗滌，理由是硼酸溶解度隨著溫度升高增大較快，用冷水洗滌能減少硼酸溶解損失；
故答案為：冷水；硼酸溶解度隨著溫度升高增大較快，用冷水洗滌能減少硼酸溶解損失；
為了防止洗滌過(guò)程中洗滌過(guò)程中硼酸晶體的損失，需要用冷水洗滌；理由是硼酸溶解度隨著溫度升高增大較快，用冷水洗滌能減少硼酸溶解損失；
（3）①迅速冷卻錐形瓶中溶液的方法是冰水浴或冷水沖洗；
故答案為：冰水浴或冷水沖洗；
②加入甘油的目的生成穩(wěn)定配合物強(qiáng)化酸性，酸性增強(qiáng)便于滴定終點(diǎn)的判定，確保測(cè)定的準(zhǔn)確性；
故答案為：H₃BO₃酸性太弱，用甘油轉(zhuǎn)化為強(qiáng)酸，便于滴定終點(diǎn)的判定，確保測(cè)定的準(zhǔn)確性；
③每1.00mlNaOH滴定液相當(dāng)于30.92mg的H₃BO₃，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至15.80ml時(shí)，溶液恰好顯粉紅色且半分鐘不褪色，則相當(dāng)于30.92mg×15.8=488.536mg=0.488536gH₃BO₃，所以測(cè)該樣品中H3BO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.488536g}{0.5000g}$×100%=97.71%；
故答案為：97.71%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備的流程分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程判斷，滴定實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程和計(jì)算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．