Question

【題目】硼酸(H3BO3)大量應用于玻璃制造業，以硼鎂礦(2MgO·B2O3·H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3, Al2O3)為原料生產硼酸的工藝流程如下：

已知：ⅰ.Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氫氧化物形式完全沉淀時，溶液的pH分別為3．2、5.2、9.7和12.4。

ⅱ．H3BO3在20℃、40℃、60℃、100℃時的溶解度依次為5.0g、8.7g、14.8g、40．2g。

(1)為了提高硼鎂礦粉的浸出率，可采取的措施有 (至少答兩條)

(2)“浸出液”顯酸性，含H3BO3和Mg2+和SO42-，還含有Fe2+、Fe3+、Ca2+、Al3+等雜質。“除雜”時向浸出液中依次加入適量H2O2和MgO, H2O2的作用是 (用離子方程式表示)，MgO除去的雜質離子是 。

(3)已知H3BO3與過量的NaOH反應生成Na[B(OH)4],試寫出H3BO3在溶液中的電離方程式 。

(4)“浸取”后，采用“熱過濾”的目的是 ，母液中的主要溶質有 。

(5)“母液”可用于回收硫酸鎂，已知硫酸鎂的溶解度隨溫度變化的曲線如下圖，且溶液的沸點隨壓強增大而升高。為了從“母液”中充分回收MgSO4·H2O,應采取的 措施是將“母液”蒸發濃縮，____________

(6)測定所得產品的純度：取ag 硼酸，小心加熱使其分解脫去水分(雜質受熱不分解)，得殘留固體bg,則產品的純度為 。

Answer 1

【答案】

(1)加熱、攪拌、將礦石粉碎或適當提高硫酸的濃度等；

(2)H2O2+2 Fe2++2H+=2 Fe3++2H2O；Fe3+和Al3+

(3)H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+

(4)防止硼酸從溶液中析出，影響產量；H3BO3 MgSO4

(5)加壓升溫結晶；

(6)×100%；

【解析】

試題分析：由流程可知，加硫酸溶解只有SiO2不溶，CaO轉化為微溶于水的CaSO4，趁熱過濾，防止H3BO3從溶液中析出，“除雜”需先加H2O2溶液，將亞鐵離子轉化為鐵離子，再加入MgO調節溶液的pH約為5.2，使鐵離子、鋁離子均轉化為沉淀，則濾渣為氫氧化鋁、氫氧化鐵，然后蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾分離出H3BO3。

(1)為了提高硼鎂礦粉的浸出率，可采取的措施有加熱、攪拌、將礦石粉碎或適當提高硫酸的濃度等，故答案為：加熱、攪拌、將礦石粉碎或適當提高硫酸的濃度等；

(2)加適量H2O2把Fe2+氧化為Fe3+，所以H2O2的作用是：H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O，加MgO調節PH，使Fe3+、Al3+轉化為沉淀而除去，所以除去的離子有Fe3+、Al3+，故答案為： H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O；Fe3+、Al3+；

(3)H3BO3與過量的NaOH反應生成Na[B(OH)4]，說明H3BO3是一元酸，H3BO3在溶液中的電離方程式為H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+，故答案為：H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+；

(4)由題目信息可知：H3BO3的溶解度隨溫度的升高而增大，所以要采用“熱過濾”，以防溫度下降時H3BO3從溶液中析出，母液中的主要溶質有H3BO3 MgSO4，故答案為：防止溫度下降時H3BO3從溶液中析出影響產量；H3BO3 MgSO4；

(5)根據圖2可知，溫度越高MgSO4H2O的溶解度越小，由于溶液的沸點隨壓強增大而升高，為了防止溶液沸騰，應該在較高的壓強條件下加熱，使MgSO4H2O結晶析出，故答案為：加壓升溫結晶；

(6)硼酸加熱分解脫水生成B2O3，水的質量為(a-b)g，物質的量為=mol，根據H元素守恒，硼酸的質量為×mol×62g/mol=g，硼酸的純度為[g÷ag] ×100%=×100%，故答案為：×100%。