Question

【題目】硼酸（H3BO3）為白色粉末狀結晶，大量用于玻璃工業，可以改善玻璃制品的耐熱、透明性能，提高機械強度，縮短熔融時間。以鐵硼礦（主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、Al2O3和SiO2等）為原料制備硼酸的工藝流程如下（部分操作和條件略）：

I．向鐵硼礦粉中加入過量稀H2SO4，過濾；

Ⅱ．向濾液中加入過量雙氧水，再調節溶液的pH約為5；

Ⅲ．過濾，將所得濾液蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得粗硼酸和含鎂鹽的母液；

Ⅳ．粗硼酸精制得硼酸。

已知：生成氫氧化物沉淀的pH

	Al（OH）3	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Mg（OH）2
開始沉淀時	3.8	5.8	2.2	10.6
完全沉淀時	4.7	8.3	4．0	12

注：金屬離子的起始濃度為0．01 mol·L-1

請回答：

（1）寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應的化學方程式：___________。

（2）為提高步驟I中的反應速率，可采取的措施有_________________（寫出兩條）。

（3）步驟Ⅱ的目的是_______________________。

（4）“粗硼酸”中的主要雜質是 ___________________。

Answer 1

【答案】（1）Mg2B2O5·H2O+2H2SO4＝2MgSO4+2H3BO3；

（2）升高溫度、適當增大硫酸的濃度或減小鐵硼礦粉的粒徑等；

（3）將Fe2+氧化為Fe3+，使Al3+和Fe3+沉淀完全；（4）MgSO4 。

【解析】

試題分析：（1）根據鐵硼礦的成分以及強酸制取弱酸，發生的反應有：Mg2B2O5·H2O ＋ 2H2SO4 = 2MgSO4 ＋ 2H3BO3 ，Fe3O4 ＋ 4H2SO4 = FeSO4 ＋ Fe2(SO4)3 ＋ 4H2O ，Fe2O3 ＋ 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 ＋ 3H2O ，FeO ＋ H2SO4 = FeSO4 ＋ H2O ，Al2O3 ＋ 3H2SO4 = Al2(SO4)3 ＋ 3H2O；（2）根據影響化學反應速率的因素，可以提高溫度、適當增加硫酸溶液的濃度、減小鐵硼礦粉的粒徑等；（3）根據生成氫氧化物沉淀的pH，加入雙氧水的目的，把Fe2＋氧化成Fe3＋，然后調節pH使Al3＋和Fe3＋轉化成Al(OH)3和Fe(OH)3，除去雜質；（4）根據流程以及（1）的反應，含有雜質為MgSO4。