Question

【题目】氮化硼广泛应用于制造合金、耐高温材料和半导体。科研小组以富硼废料（主要成分为和，还含有少量等）为原料，制备氮化硼的一种工艺流程如下：

已知：硼酸溶于水和乙醇，在水中的溶解度如下

温度（℃）	0	20	40	60	80	100
溶解度（水）	2.77	4.78	8.90	14.89	23.54	39.60

回答下列问题：

（1）“酸溶”时需控制适当温度，温度不能过高的原因为____________________________；除控制适当温度外，可加快“酸溶”速率的措施还有__________________（答出一点即可）。

（2）“净化”时第一步反应的化学方程式为__________________；第二步调的目的为_______________；滤液2中_______________（已知）

（3）“系列操作”中，洗涤结晶出来的硼酸的操作为__________________________。

（4）“高温熔融”过程中生成的气体为两种氢化物，则主要反应的化学方程式为__________________________；生成的气体用水吸收后可返回__________________________工序循环利用。

Answer 1

【答案】盐酸挥发使产率降低 搅拌、适当增大盐酸浓度等 2FeCl2+H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O 将Fe3+和Al3+完全转化为Al(OH)3、Fe(OH)3过滤除掉，而H3BO3保留在滤液中 1.310-6mol/L 向过滤器中用玻璃棒引流加入0℃水至没过硼酸晶体，水自然流下，重复2~3次 B2O3+2NH4Cl 2BN+2HCl↑+3H2O 酸溶

【解析】

富硼废料（主要成分为和，还含有少量等）为原料，加入盐酸酸溶后得到滤渣1为，滤液1加入双氧水调节pH=5净化得到滤渣2为Al(OH)3、Fe(OH)3，过滤后得到滤液2通过一系列操作得到硼酸，硼酸焙烧后得到的烧渣主要为B2O3，与氯化铵高温熔融后制备氮化硼，同时生成氯化氢气体和水，据此分析。

(1)盐酸易挥发，故用盐酸进行“酸溶”时，温度过高，会导致盐酸挥发使产率降低。除控制适当温度外，可加快“酸溶”速率的措施可搅拌、适当增大盐酸浓度等；

(2)“净化”时第一步反应的目的是将FeCl2氧化为FeCl3，反应的化学方程式为2FeCl2+H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O；第二步调pH=5可将Fe3+和Al3+完全转化为Al(OH)3、Fe(OH)3过滤除掉，而H3BO3保留在滤液中；pH=5时，溶液中的c(OH-)=110-9 mol/L，c(Al3+ )===1.310-6mol/L；

(3)由信息知，硼酸冷水中溶解度低，为减少溶解损失，方法为向过滤器中用玻璃棒引流加入0℃水至没过硼酸晶体，水自然流下，重复2~3次；

(4) 硼酸焙烧后得到的烧渣主要为B2O3，“高温熔融”过程中B2O3与氯化铵反应生成的气体为HCl和水蒸气，则主要反应的化学方程式为B2O3+2NH4Cl 2BN+2HCl↑+3H2O；生成的气体用水回收后得盐酸，可返回到“酸溶”工序循环利用。