Question

【题目】硼及其化合物在工业上有许多用途．以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5H2O，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如图所示：
已知：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、4.9、9.7和12.4．
回答下列问题：
（1）为提高“浸出”速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有；
（2）实验室中过滤操作所需要的玻璃仪器有：玻璃棒、；
（3）“浸渣”中的物质是（化学式）；
（4）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是 ， 然后再调节溶液的pH约为5，目的是；
（5）“粗硼酸”中的主要杂质是（填名称）；
（6）单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢．以硼酸和金属镁为原料在加热条件下可制备单质硼， 用化学方程式表示制备过程

Answer 1

【答案】
（1）提高反应温度或减小铁硼矿粉粒径
（2）烧杯和漏斗
（3）SiO2、CaSO4
（4）将亚铁离子氧化为铁离子；使铁离子、铝离子形成氢氧化物沉淀而除去
（5）七水硫酸镁
（6）2H3BO3 B2O3+3H2O、B2O3+3Mg 2B+3MgO
【解析】解：以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5H2O和Fe3O4 ， 还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3），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 ， “净化除杂”需先加H2O2溶液，将亚铁离子转化为铁离子，调节溶液的pH约为5，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）为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有提高反应温度或减小铁硼矿粉粒径等， 所以答案是：提高反应温度或减小铁硼矿粉粒径；（2）实验室中过滤操作所需要的玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯和漏斗，
所以答案是：烧杯和漏斗；（3）铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5H2O和Fe3O4 ， 还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）中SiO2不溶于硫酸，另外溶解过程中产生硫酸钙微溶，所以“浸渣”中还剩余的物质是SiO2、CaSO4 ，
所以答案是：SiO2、CaSO4；（4）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是将亚铁离子氧化为铁离子．然后在调节溶液的pH约为5，目的是使铁离子、铝离子形成氢氧化物沉淀而除去，
所以答案是：将亚铁离子氧化为铁离子；使铁离子、铝离子形成氢氧化物沉淀而除去；（5）最后浓缩结晶时硫酸镁易结合水以晶体析出，则“粗硼酸”中的主要杂质是七水硫酸镁，
所以答案是：七水硫酸镁； （6）以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼的化学方程式为2H3BO3 B2O3+3H2O、B2O3+3Mg 2B+3MgO，
所以答案是：2H3BO3 B2O3+3H2O、B2O3+3Mg 2B+3MgO．