硼和铝位于同一主族，它们可以形成许多组成和性质类似的化合物，

硼和铝位于同一主族，它们可以形成许多组成和性质类似的化合物，一种用硼镁矿（Mg₂B₂O₅•H₂O）制取单质硼的工艺流程图如图：

回答下列问题：

（1）Mg₂B₂O₅•H₂O中B的化合价为　．

（2）溶液a、溶液b中溶质的化学式分别为　　、．

（3）写出步骤①的化学方程式　　．

（4）写出步骤⑤的化学方程式　　．

（5）步骤③中化学反应可以发生的原因是　　．

（6）BF₃是有机化学中常用的酸性催化剂，BF₃分子中B和F最外层的电子数分别为　　、　　个．

【考点】制备实验方案的设计． 

【分析】硼镁矿与氢氧化钠溶液反应，过滤除去杂质，NaBO₂溶液中，通入过量的二氧化碳，得到Na₂B₄O₇•10H₂O与为NaHCO₃，过滤分离，由于硼酸的酸性小于硫酸，符合复分解反应由强酸制弱酸的原理，且硼酸的溶解度较小，故Na₂B₄O₇•10H₂O晶体与硫酸反应得到硼酸，溶液b中含有硫酸钠，硼酸晶体加热分解得到B₂O₃，最后用Mg还原得到粗硼．

（1）根据化合价代数和为0计算B元素化合价；

（2）由上述分析可知，第①步通入过量二氧化碳，则a为NaHCO₃，第③步加入硫酸，b为Na₂SO₄；

（3）第①步为Mg₂B₂O₅．H₂O与氢氧化钠溶液反应生成NaBO₂与Mg（OH）₂；

（4）步骤⑤是Mg与B₂O₃发生置换反应生成B与MgO；

（5）符合复分解反应由强酸制弱酸的原理；

（6）BF₃分子中B原子与F原子之间形成1对共用电子对．

【解答】解：硼镁矿与氢氧化钠溶液反应，过滤除去杂质，NaBO₂溶液中，通入过量的二氧化碳，得到Na₂B₄O₇•10H₂O与为NaHCO₃，过滤分离，由于硼酸的酸性小于硫酸，符合复分解反应由强酸制弱酸的原理，且硼酸的溶解度较小，故Na₂B₄O₇•10H₂O晶体与硫酸反应得到硼酸，溶液b中含有硫酸钠，硼酸晶体加热分解得到B₂O₃，最后用Mg还原得到粗硼．

（1）根据化合价代数和为0，可知Mg₂B₂O₅•H₂O中B的化合价为+3，

故答案为：+3；

（2）由上述分析可知，第①步通入过量二氧化碳，则a为NaHCO₃，第③步加入硫酸，b为Na₂SO₄，

故答案为：NaHCO₃；Na₂SO₄；

（3）第①步为Mg₂B₂O₅．H₂O与氢氧化钠溶液反应生成NaBO₂与Mg（OH）₂，反应方程式为：Mg₂B₂O₅•H₂O+2NaOH=2NaBO₂+2Mg（OH）₂，

故答案为：Mg₂B₂O₅•H₂O+2NaOH=2NaBO₂+2Mg（OH）₂；

（4）步骤⑤是Mg与B₂O₃发生置换反应生成B与MgO，反应方程式为：B₂O₃+3Mg2B+3MgO，

故答案为：B₂O₃+3Mg2B+3MgO；

（5）步骤③中化学反应可以发生的原因是：硼酸的酸性小于硫酸，符合复分解反应由强酸制弱酸的原理，且硼酸的溶解度较小，从溶液中析出有利于该反应的进行，

故答案为：强酸制弱酸原理；

（6）BF₃分子中B原子与F原子之间形成1对共用电子对，B原子形成3故B﹣F键，故分子中B原子最外层电子数为3+3=6，F原子最外层电子数为7+1=8，

故答案为：6；8．

【点评】本题考查化学制备方案，理解工艺流程原理是解题关键，侧重对化学用语的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用的能力，题目难度中等．