Question

【题目】以硼镁矿(2MgO·B2O3·H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、A12O3)为原料生产硼酸的工艺流程如下：

已知：表一：不同温度下H3BO3的溶解度

温度℃）	20	40	60	100
溶解度（g）	5.0	8.7	14.8	40.2

表二：不同物质沉淀完全时的pH

物质	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2
pH	3.2	5.2	9.7	12.4

(1)由于矿粉中含CaCO3，“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器中溢出，应采取的措施为_________________________。

(2)“浸出液”显酸性，含有H3BO3、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，可以除去的杂质离子为_______________________，H2O2的作用为_____________________(用离子方程式表示)。

(3)“浸取”后，采用“热过滤”的目的为__________________________。

(4)“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图所示，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，____________________________________。

(5)己知25℃时，硼酸(H3BO3)溶液中存在如下平衡：H3BO3(aq)+H2O(1) [B(OH)4]-(aq)+H+(aq)；K=5.7×10-10；25℃时，0.7mol·L-1硼酸溶液中c(H+)=__________mol·L-1。

(6)已知25℃时：

化学式	H2CO3	CH3COOH
电离常数	K1=4.4×10-7 K2=4.7×10-11	K=1.75×10-5

下列说法正确的是________(填选项字母)。

a．碳酸钠溶液滴入硼酸溶液中能观察到有气泡产生

b．碳酸钠溶液滴入醋酸溶液中能观察到有气泡产生

c．等浓度碳酸溶液和硼酸溶液的pH：前者>后者

d．等浓度碳酸钠溶液和醋酸钠溶液的pH：前者>后者

Answer 1

【答案】分批慢慢加入硫酸（或边加入边搅拌）Fe3+、Fe2+、Al3+H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O防止因温度下降使H3BO3从溶液中析出加压升温结晶（或加压升温结晶并过滤）2×10-5bd

【解析】

（1）CaCO3与硫酸反应生成二氧化碳、硫酸钙和水，该反应的化学方程式为：CaCO3 （粉末）+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2↑，由于矿粉中含CaCO3，“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器中溢出，故应分批慢慢加入H2SO4；故答案为：应分批慢慢加入H2SO4 ；

（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+、Fe2+、Al3+；故答案为：Fe3+、Fe2+、Al3+；H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O；

（3）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；故答案为：防止温度下降时H3BO3从溶液中析出；

（4）根据图可知温度越高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；

（5）25℃时0.7molL-1硼酸溶液中H+的浓度：c（H+）==mol/L≈2×10-5molL-1，故答案为：2×10-5molL-1；

（6）相同温度、浓度下，酸的电离平衡常数越大，酸的酸性越强，其酸根离子的水解能力越小，根据电离平衡常数知，酸性强弱顺序是CH3COOH＞H2CO3＞H3BO3＞HCO3-，所以离子水解能力碳酸根离子＞碳酸氢根离子＞醋酸根离子。a．酸性H2CO3＞H3BO3＞HCO3-，所以碳酸钠溶液滴入硼酸中生成碳酸氢钠和硼酸钠，没有气体生成，故a错误；b．酸性CH3COOH＞H2CO3，所以碳酸钠溶液滴入醋酸中生成醋酸钠、水和二氧化碳，所以能看到有气泡生成，故b正确；c．酸性H2CO3＞H3BO3，所以碳酸的电离程度大于硼酸，则等浓度的碳酸和硼酸溶液比较，碳酸的酸性大于硼酸，所以pH：前者＜后者，故c错误；d．酸性CH3COOH＞H2CO3，所以碳酸根离子水解能力大于醋酸根离子，则等浓度的碳酸钠和醋酸钠溶液比较，pH：前者＞后者，故d正确；故答案为：bd．