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【题目】硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料,广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿(含 Mg2B2O5·H 2O、SiO2 及少量 Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下:

已 知 :H3BO3+H2O H++B(OH),Ka = 5.81×10 10

(1)“吸收”过程中反应的化学方程式为_________________________________。

(2)“滤渣 1”的主要成分有_____。

(3)为检验“过滤 1”后的滤液中是否含有 Fe3+离子,可选用的化学试剂是____________________________。

(4)在“过滤 2”前,将溶液 pH 调节至 3.5,目的是_____。

(5)在“沉镁”中生成 Mg(OH)2·MgCO3 沉淀的离子方程式为________________________________________________。

【答案】NH4HCO3+NH3=(NH4)2CO3 Fe2O3、Al2O3、SiO2 KSCN溶液 转化为H3BO3,促进析出
2Mg2++3CO32-+2H2O=Mg(OH)2MgCO3↓+2HCO3-

【解析】

由流程可知,硼镁矿粉经硫酸铵溶液溶浸后,产生的气体为氨气,经过滤1后,调节滤液的pH为3.5,再经过滤2,可以得到的滤渣是硼酸;氨气用碳酸氢铵溶液吸收后,所得混合液与过滤2的滤液混合可以得到碱式碳酸镁沉淀,该沉淀可以制备轻质氧化镁。

(1)“吸收”过程中,氨气与碳酸氢铵溶液反应生成碳酸铵,该反应的化学方程式为NH4HCO3+NH3=(NH4)2CO3。

(2)硼镁矿粉经硫酸铵溶液溶浸后,由于硫酸铵溶液呈酸性,Mg2B2O5·H2O与其反应生成硼酸、硫酸镁和氨气,Fe2O3、Al2O3、SiO2不与硫酸铵溶液发生反应,故 “滤渣 1”的主要成分有Fe2O3、Al2O3、SiO2。

(3)Fe3+与KSCN溶液可以发生反应,生成物为可溶于水的红色物质,因此,可选用KSCN溶液检验“过滤 1”后的滤液中是否含有Fe3+离子。

(4)在“过滤 2”前,溶液中有硼酸,由于硼酸为一元弱酸,因此,将溶液 pH 调节至 3.5的目的是将B(OH)4-转化为B(OH)3,并促进其析出。

(5)在“沉镁”中,碳酸铵与硫酸镁溶液反应生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀,该反应的离子方程式为2Mg2++3CO32-+2H2O=Mg(OH)2MgCO3↓+2HCO3-。

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