Question

【题目】硼酸(H3BO3)大量应用于玻璃制造业，以硼镁矿(2MgO·B2O3·H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3, Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如下：

已知：ⅰ.Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3．2、5.2、9.7和12.4。

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

(1)为了提高硼镁矿粉的浸出率，可采取的措施有 (至少答两条)

(2)“浸出液”显酸性，含H3BO3和Mg2+和SO42-，还含有Fe2+、Fe3+、Ca2+、Al3+等杂质。“除杂”时向浸出液中依次加入适量H2O2和MgO, H2O2的作用是 (用离子方程式表示)，MgO除去的杂质离子是 。

(3)已知H3BO3与过量的NaOH反应生成Na[B(OH)4],试写出H3BO3在溶液中的电离方程式 。

(4)“浸取”后，采用“热过滤”的目的是 ，母液中的主要溶质有 。

(5)“母液”可用于回收硫酸镁，已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如下图，且溶液的沸点随压强增大而升高。为了从“母液”中充分回收MgSO4·H2O,应采取的 措施是将“母液”蒸发浓缩，____________

(6)测定所得产品的纯度：取ag 硼酸，小心加热使其分解脱去水分(杂质受热不分解)，得残留固体bg,则产品的纯度为 。

Answer 1

【答案】

(1)加热、搅拌、将矿石粉碎或适当提高硫酸的浓度等；

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

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

(4)防止硼酸从溶液中析出，影响产量；H3BO3 MgSO4

(5)加压升温结晶；

(6)×100%；

【解析】

试题分析：由流程可知，加硫酸溶解只有SiO2不溶，CaO转化为微溶于水的CaSO4，趁热过滤，防止H3BO3从溶液中析出，“除杂”需先加H2O2溶液，将亚铁离子转化为铁离子，再加入MgO调节溶液的pH约为5.2，使铁离子、铝离子均转化为沉淀，则滤渣为氢氧化铝、氢氧化铁，然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离出H3BO3。

(1)为了提高硼镁矿粉的浸出率，可采取的措施有加热、搅拌、将矿石粉碎或适当提高硫酸的浓度等，故答案为：加热、搅拌、将矿石粉碎或适当提高硫酸的浓度等；

(2)加适量H2O2把Fe2+氧化为Fe3+，所以H2O2的作用是：H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O，加MgO调节PH，使Fe3+、Al3+转化为沉淀而除去，所以除去的离子有Fe3+、Al3+，故答案为： H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O；Fe3+、Al3+；

(3)H3BO3与过量的NaOH反应生成Na[B(OH)4]，说明H3BO3是一元酸，H3BO3在溶液中的电离方程式为H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+，故答案为：H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+；

(4)由题目信息可知：H3BO3的溶解度随温度的升高而增大，所以要采用“热过滤”，以防温度下降时H3BO3从溶液中析出，母液中的主要溶质有H3BO3 MgSO4，故答案为：防止温度下降时H3BO3从溶液中析出影响产量；H3BO3 MgSO4；

(5)根据图2可知，温度越高MgSO4H2O的溶解度越小，由于溶液的沸点随压强增大而升高，为了防止溶液沸腾，应该在较高的压强条件下加热，使MgSO4H2O结晶析出，故答案为：加压升温结晶；

(6)硼酸加热分解脱水生成B2O3，水的质量为(a-b)g，物质的量为=mol，根据H元素守恒，硼酸的质量为×mol×62g/mol=g，硼酸的纯度为[g÷ag] ×100%=×100%，故答案为：×100%。