Question

5．硼與鋁為同族元素．據(jù)報(bào)道硼和鎂形成的化合物刷新了金屬化合物超導(dǎo)的最高紀(jì)錄，硼、鎂及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛；硼酸（H₃BO₃）是極弱的一元弱酸．硼鎂礦主要成分為Mg₂B₂O₅．H₂O，用硼鎂礦、碳銨法實(shí)驗(yàn)室制備硼酸的主要流程如圖1：

請(qǐng)回答：
（1）步驟①中實(shí)驗(yàn)室需要把硼鎂礦放在坩堝儀器中焙燒（填實(shí)驗(yàn)儀器）．
（2）步驟③中采用減壓過(guò)濾，該小組同學(xué)所用的裝置如圖2所示，若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，應(yīng)采取最簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)操作是打開(kāi)旋塞K；從NH₄H₂BO₃溶液獲得硼酸晶體蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、抽濾、洗滌、干燥獲得硼酸晶體，下列實(shí)驗(yàn)條件容易使得到的硼酸晶體有較大顆粒的是C．
A．較高溫度下快速蒸發(fā)
B．用冰水冷卻 NH₄H₂BO₃溶液
C．采用較稀的NH₄H₂BO₃溶液
（3）硼酸是極弱的一元弱酸，用離子方程式表示硼酸溶液顯酸性的原因B（OH）₃+H₂O?B（OH）₄^-+H⁺；；硼酸溶解度如圖3所示，從操作③中獲得H₃BO₃晶體需要洗滌、干燥，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；

（4）測(cè)定硼酸晶體純度的試驗(yàn)方法是，取0.5000g樣品與錐形瓶中，滴加甘油，微熱使樣品溶解，迅速冷卻至室溫，滴加指示劑，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至15.80ml時(shí)到達(dá)終點(diǎn)．已知：每1.00mlNaOH滴定液相當(dāng)于30.92mg的H₃BO₃，則該樣品中H₃BO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97.71%．

Answer 1

分析 根據(jù)工業(yè)流程，硼鎂礦主要成分為Mg₂B₂O₅．H₂O中加入碳酸氫銨進(jìn)行灼燒可得NH₄H₂BO₃固體，將灼燒后的固體用水溶解再過(guò)濾得NH₄H₂BO₃溶液，對(duì)NH₄H₂BO₃溶液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，再抽濾可得硼酸晶體，
（1）灼燒固體應(yīng)在坩堝中進(jìn)行；
（2）根據(jù)裝置圖可知，若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，應(yīng)采取的措施是打開(kāi)旋塞K；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，根據(jù)沉淀溶解平衡的影響因素可知，用較稀的NH₄H₂BO₃溶液能促使NH₄H₂BO₃晶體析出，而形成大晶體；
（3）硼酸與水作用，B（OH）₃+H₂0?+H⁺，導(dǎo)致溶液呈酸性；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；
（4）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）灼燒固體應(yīng)在坩堝中進(jìn)行，
故答案為：坩堝；
（2）根據(jù)裝置圖可知，若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，應(yīng)采取的措施是打開(kāi)旋塞K，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，根據(jù)沉淀溶解平衡的影響因素可知，用較稀的NH₄H₂BO₃溶液能促使NH₄H₂BO₃晶體析出，而形成大晶體，故選C，
故答案為：打開(kāi)旋塞K；C；
（3）硼酸與水作用，B（OH）₃+H₂0?+H⁺，導(dǎo)致溶液呈酸性；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，
故答案為：B（OH）₃+H₂O?B（OH）₄^-+H⁺；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；
（4）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．