Question

【題目】硼及其化合物在工業上有許多用途。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：

回答下列問題：

（1）寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應生成硼酸(H3BO3)的化學方程式_____________。為提高浸出速率，除適當增加硫酸的濃度外，還可采取的措施有_________（寫出兩條）。

（2）利用_______的磁性，可將其從“礦粉”中分離。“浸渣”中的物質是______（寫化學式）。

（3） “凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是(用離子方程式表示)_______。然后再調節溶液的pH約為5，目的是________。

（4）以硼酸為原料可制得硼氫化鈉（NaBH4），它是有機合成中的重要還原劑，其電子式為_______。

Answer 1

【答案】 Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3 減小鐵硼礦粉粒徑、提高反應溫度、攪拌或其它合理答案 Fe3O4 SiO2和CaSO4 2Fe2++H2O2+2H+=Fe3+ + 2H2O 使Al3+與Fe3+形成氫氧化物而除去

【解析】Fe3O4具有磁性，可將Fe3O4從“礦粉”中分離。“硫酸浸出”過程中，Mg2B2O5·H2O、Fe3O4、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3與硫酸反應生成MgSO4、H3BO3、Fe2（SO4）3、FeSO4、CaSO4、Al2（SO4）3，SiO2難溶于硫酸，過濾后的浸渣為SiO2和微溶于水的CaSO4；“凈化除雜”加入H2O2將Fe2+氧化成Fe3+，然后調節pH約為5，根據流程，Fe3+、Al3+依次轉化為Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀而除去；濾液經蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得到粗硼酸。

Fe3O4具有磁性，可將Fe3O4從“礦粉”中分離。“硫酸浸出”過程中，Mg2B2O5·H2O、Fe3O4、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3與硫酸反應生成MgSO4、H3BO3、Fe2（SO4）3、FeSO4、CaSO4、Al2（SO4）3，SiO2難溶于硫酸，過濾后的浸渣為SiO2和微溶于水的CaSO4；“凈化除雜”加入H2O2將Fe2+氧化成Fe3+，然后調節pH約為5，根據流程，Fe3+、Al3+依次轉化為Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀而除去；濾液經蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得到粗硼酸。

（1）Mg2B2O5·H2O與硫酸反應生成H3BO3、MgSO4，反應的化學方程式為Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3。根據外界條件對化學反應速率的影響，為提高浸出速率，除適當增加硫酸的濃度外，還可采取的措施有：減小鐵硼礦粉的粒徑、提高反應溫度、攪拌等。

（2）利用Fe3O4的磁性，可將其從“礦粉”中分離。根據上述分析，SiO2難溶于硫酸，CaO與硫酸反應生成微溶于水的CaSO4，“浸渣”中的物質是SiO2和CaSO4。

（3）“硫酸浸出”過程中生成了FeSO4，“凈化除雜”時加入H2O2溶液將Fe2+氧化成Fe3+，反應的離子方程式是2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。根據流程，調節溶液的pH約為5，目的是使Fe3+、Al3+依次轉化為Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀而除去。

（4）NaBH4中Na+與BH4-間為離子鍵，BH4-內B原子與H原子間為共價鍵，NaBH4的電子式為。