题目内容

【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Mg2B2O5·H2O和Fe3O4,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:硼酸为粉末状晶体,易溶于水,加热到一定温度可分解为无水物。

回答下列问题:

(1)写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式___。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(写两条):___。

(2)“浸渣”中还剩余的物质是:___(写化学式)。

(3)“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___。

(4)“粗硼酸”中的主要杂质是___(填名称)。

(5)单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程___。

【答案】Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3 减小铁硼矿粉粒径、提高反应温度 SiO2和CaSO4 将Fe2+氧化为Fe3+ 使Al3+与Fe3+形成氢氧化物而除去 (七水)硫酸镁 2H3BO3B2O3+3H2O、B2O3+3Mg3MgO+2B

【解析】

以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O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,Fe3O4、SiO2不溶,CaO转化为微溶于水的CaSO4,Fe3O4具有磁性,可以采用物理方法分离,滤渣1的成分为SiO2和CaSO4;

“净化除杂”需先加H2O2溶液,将Fe 2+转化为Fe 3+,调节溶液的pH约为5,使Fe3+、Al3+均转化为沉淀,则滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3,然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离出H3BO3。

(1)Mg2B2O5·H2O与硫酸反应生成硫酸镁和硼酸,化学方程式 Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3;

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:减小铁硼矿粉粒径、提高反应温度;

(2)利用Fe3O4的磁性,可将其从“浸渣”中分离,“浸渣”中还剩余的物质是SiO2、CaSO4;

(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液,作用是将Fe2+氧化为Fe3+ 。然后再调节溶液的pH约为5,目的是使Al3+与Fe3+形成氢氧化物而除去;

(4)根据方程式Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3,反应中还生成硫酸镁,“粗硼酸”中的主要杂质是(七水)硫酸镁;

(5)硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,硼酸受热分解,生成三氧化二硼,镁将硼还原,化学方程式:2H3BO3B2O3+3H2O、B2O3+3Mg3MgO+2B。

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