Question

4．硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途．以鐵硼礦（主要成分為Mg₂B₂O₅•H₂O和Fe₃O₄，還有少量Fe₂O₃、FeO、CaO、Al₂O₃和SiO₂等）為原料制備硼酸（H₃BO₃）的工藝流程如圖所示：

回答下列問(wèn)題：
（1）寫出Mg₂B₂O₅•H₂O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式Mg₂B₂O₅•H₂O+2H₂SO₄═2MgSO₄+2H₃BO₃．
（2）利用Fe₃O₄的磁性，可將其從“浸渣1”中分離．“浸渣1”中還剩余的物質(zhì)是SiO₂、CaSO₄（寫化學(xué)式）．
（3）以硼酸為原料可制得硼氫化鈉（NaBH₄），它是有機(jī)合成中的重要還原劑，其電子式為．
（4）“凈化除雜”需先加H₂O₂溶液，作用是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺．然后再調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，目的是使Al³⁺與Fe³⁺形成氫氧化物沉淀而除去．
（5）“粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是七水硫酸鎂（填名稱）．

Answer 1

分析 以鐵硼礦（主要成分為Mg₂B₂O₅•H₂O和Fe₃O₄，還有少量Fe₂O₃、FeO、CaO、Al₂O₃和SiO₂等）為原料制備硼酸（H₃BO₃），由流程可知，加硫酸溶解，F(xiàn)e₃O₄、SiO₂不溶，CaO轉(zhuǎn)化為微溶于水的CaSO₄，F(xiàn)e₃O₄具有磁性，可以采用物理方法分離，濾渣1的成分為SiO₂和CaSO₄；
“凈化除雜”需先加H₂O₂溶液，將Fe ²⁺轉(zhuǎn)化為Fe ³⁺，調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，使Fe³⁺、Al³⁺均轉(zhuǎn)化為沉淀，則濾渣為Al（OH）₃、Fe（OH）₃，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾分離出H₃BO₃，
（1）Mg₂B₂O₅•H₂O與硫酸反應(yīng)生成硫酸鎂和硼酸；
（2）四氧化三鐵具有磁性，F(xiàn)e₃O₄、SiO₂不溶于稀硫酸，CaSO₄屬于微溶物；
（3）NaBH₄為離子化合物，含離子鍵、共價(jià)鍵，其電子式為；
（4）雙氧水具有氧化性，能將還原性亞鐵離子氧化生成鐵離子；條件溶液的pH在5左右時(shí)Fe³⁺、Al³⁺均轉(zhuǎn)化為沉淀；
（5）粗硼酸中主要雜質(zhì)為可溶性的硫酸鎂晶體．

解答 解：以鐵硼礦（主要成分為Mg₂B₂O₅•H₂O和Fe₃O₄，還有少量Fe₂O₃、FeO、CaO、Al₂O₃和SiO₂等）為原料制備硼酸（H₃BO₃），由流程可知，加硫酸溶解，F(xiàn)e₃O₄、SiO₂不溶，CaO轉(zhuǎn)化為微溶于水的CaSO₄，F(xiàn)e₃O₄具有磁性，可以采用物理方法分離，濾渣1的成分為SiO₂和CaSO₄；
“凈化除雜”需先加H₂O₂溶液，將Fe ²⁺轉(zhuǎn)化為Fe ³⁺，調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，使Fe³⁺、Al³⁺均轉(zhuǎn)化為沉淀，則濾渣為Al（OH）₃、Fe（OH）₃，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾分離出H₃BO₃，
（1）Mg₂B₂O₅•H₂O與硫酸反應(yīng)生成硫酸鎂和硼酸，反應(yīng)方程式為Mg₂B₂O₅•H₂O+2H₂SO₄═2MgSO₄+2H₃BO₃，故答案為：Mg₂B₂O₅•H₂O+2H₂SO₄═2MgSO₄+2H₃BO₃；
（2）利用Fe₃O₄的磁性，可將其從“浸渣”中分離．“浸渣”中還剩余的物質(zhì)是SiO₂、CaSO₄，故答案為：Fe₃O₄；SiO₂、CaSO₄；
（3）NaBH₄為離子化合物，含離子鍵、共價(jià)鍵，其電子式為，故答案為：；
（4）“凈化除雜”需先加H₂O₂溶液，作用是將亞鐵離子氧化為鐵離子．然后在調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，目的是使鐵離子、鋁離子形成氫氧化物沉淀而除去，
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；使Al³⁺與Fe³⁺形成氫氧化物沉淀而除去；
（5）最后濃縮結(jié)晶時(shí)硫酸鎂易結(jié)合水以晶體析出，則“粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是七水硫酸鎂，故答案為：七水硫酸鎂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離和提純的綜合應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，涉及基本實(shí)驗(yàn)操作、化學(xué)用語(yǔ)、氧化還原反應(yīng)等知識(shí)點(diǎn)，把握實(shí)驗(yàn)流程及發(fā)生的反應(yīng)、混合物分離提純方法為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ木C合考查，題目難度不大．