Question

硼酸（H₃BO₃）大量应用于玻璃制造行业，以硼镁矿（含2MgO?B₂O₃?H₂O、SiO₂及少量Fe₃O₄、CaCO₃、Al₂O₃）为原料生产硼酸的工艺流程如下（图1）：

已知：H₃BO₃在20℃、40℃、60℃、100℃时的溶解度依次为5.0g、8.7g、14.8g、40.2g．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．
（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溢出，故应分批加入H₂SO₄．该反应的化学方程式为

 

．
（2）“浸出液”显酸性，含H₃BO₃和Mg²⁺、SO₄^2-，还含有Fe³⁺、Fe²⁺、Ca²⁺、Al³⁺等杂质．“除杂”时向浸出液中依次加入适量H₂O₂和MgO，除去的杂质离子是

 

．H₂O₂的作用是

 

（用离子方程式表示）．
（3）“浸取”后，采用“热过滤”的目的是

 

．
（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2，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，

 

．

Answer 1

考点：难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：电离平衡与溶液的pH专题

分析：（1）CaCO₃与硫酸反应生成二氧化碳、硫酸钙和水；
（2）加适量H₂O₂把Fe²⁺氧化为Fe³⁺，加MgO调节PH，使Fe³⁺、Al³⁺转化为沉淀；
（3）H₃BO₃的溶解度随温度的升高而增大；
（4）根据图2和溶液的沸点随压强增大而升高分析．

解答： 解：（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↑；
故答案为：CaCO₃ （粉末）+H₂SO₄=CaSO₄+H₂O+CO₂↑；
（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）有题目信息可知：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2可知温度越高MgSO₄?H₂O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MgSO₄?H₂O结晶析出，
故答案为：加压升温结晶．

点评：本题考查了物质的分离提纯，涉及化学方程式的书写，除杂方法和试剂的选择，以及图象的分析等，题目难度中等，注意对图象的分析和对题干信息的分析．