Question

【題目】硼酸（H3BO3）大量應(yīng)用于玻璃制造行業(yè)，以硼鎂礦（2MgOB2O3H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、Al2O3）為原料生產(chǎn)硼酸的工藝流程如圖：

已知：i．Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氫氧化物形式完全沉淀時，溶液的pH分別為3.2、5.2、9.7和12.4．

ⅱ．H3BO3在20℃、40℃、60℃、100℃時的溶解度依次為5.0g、8.7g、14.8g、40.2g．

（1）為了提高硼鎂礦粉的浸出率，可采取的措施有___________（至少答兩條）．

（2）“浸出液”顯酸性，含H3BO3和Mg2+、SO42﹣，還含有Fe3+、Fe2+、Ca2+、Al3+等雜質(zhì)．“除雜”時向浸出液中依次加入適量H2O2和MgO，H2O2的作用是_______________________ （用離子方程式表示），MgO除去的雜質(zhì)離子是____________________．

（3）已知H3BO3與過量的NaOH反應(yīng)生成Na[B（OH）4]，試寫出H3BO3在溶液中的電離方程式_______________________．

（4）“浸取”后，采用“熱過濾”的目的是______________，母液中的主要溶質(zhì)有___________、___________（主要由兩種）．

（5）測定所得產(chǎn)品的純度：取a g硼酸，小心加熱使其分解脫去水分（雜質(zhì)受熱不分解），得殘留固體b g，則產(chǎn)品的純度為__________________．

Answer 1

【答案】 加熱;攪拌;粉碎礦石;提高硫酸濃度 H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O Fe3+、Al3+ H3BO3 + H2O [B（OH）4]﹣ + H+ 防止溫度下降時H3BO3從溶液中析出影響產(chǎn)量 H3BO3 MgSO4 ×100%

【解析】由流程可知，加硫酸溶解只有SiO2不溶，CaO轉(zhuǎn)化為微溶于水的CaSO4，趁熱過濾，防止H3BO3從溶液中析出，“除雜”需先加H2O2溶液，將亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子，根據(jù)氫氧化物沉淀時的pH值可判斷再加入MgO調(diào)節(jié)溶液的pH約為5.2，使鐵離子、鋁離子均轉(zhuǎn)化為沉淀，則濾渣為氫氧化鋁、氫氧化鐵，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾分離出H3BO3，則

（1）通過粉碎礦石或者升高溫度或者進(jìn)行攪拌或適當(dāng)提高硫酸濃度都可以提高浸取率；（2）加適量H2O2把Fe2+氧化為Fe3+，反應(yīng)的離子方程式為：H2O2+2H++2Fe2+＝2Fe3++2H2O；加MgO調(diào)節(jié)pH，使Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為沉淀而除去，所以除去的離子有Fe3+、Al3+；（3）H3BO3與過量NaOH溶液反應(yīng)生成Na[B(OH)4]，說明H3BO3屬于一元酸，電離出[B(OH)4]－與H+，屬于弱酸，電離方程式為：H3BO3（aq）+H2O（l）[B(OH)4]－（aq）+H+（aq）；（4）由題目信息可知：H3BO3的溶解度隨溫度的升高而增大，所以要采用“熱過濾”，以防溫度下降時H3BO3從溶液中析出影響產(chǎn)量，濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾分離出H3BO3，母液中主要含有硫酸鎂和硼酸；（5）取a g硼酸，小心加熱使其分解脫去水分（雜質(zhì)受熱不分解），得殘留固體b g，反應(yīng)為：

2H3BO3=B2O3+3H2O △m

2×62 54

m （a-b）g

解得m=2×62(ab)/54g

所以純度=2×62×(ab)/54a×100%=62(ab)/27a×100%。