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：

已知：硼酸為粉末狀晶體，易溶于水，加熱到一定溫度可分解為無水物。

回答下列問題：

（1）寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應的化學方程式___。為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度濃度外，還可采取的措施有（寫兩條）：___。

（2）“浸渣”中還剩余的物質是：___（寫化學式）。

（3）“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是___。然后再調節溶液的pH約為5，目的是___。

（4）“粗硼酸”中的主要雜質是___（填名稱）。

（5）單質硼可用于生成具有優良抗沖擊性能硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼，用化學方程式表示制備過程___。

Answer 1

【答案】Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3 減小鐵硼礦粉粒徑、提高反應溫度 SiO2和CaSO4 將Fe2+氧化為Fe3+ 使Al3+與Fe3+形成氫氧化物而除去 （七水）硫酸鎂 2H3BO3B2O3+3H2O、B2O3+3Mg3MgO+2B

【解析】

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，Fe3O4、SiO2不溶，CaO轉化為微溶于水的CaSO4，Fe3O4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+轉化為Fe 3+，調節溶液的pH約為5，使Fe3＋、Al3＋均轉化為沉淀，則濾渣為Al(OH)3、Fe(OH)3，然后蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾分離出H3BO3。

(1)Mg2B2O5·H2O與硫酸反應生成硫酸鎂和硼酸，化學方程式 Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3；

為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度濃度外，還可采取的措施有：減小鐵硼礦粉粒徑、提高反應溫度；

(2)利用Fe3O4的磁性，可將其從“浸渣”中分離，“浸渣”中還剩余的物質是SiO2、CaSO4；

(3)“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是將Fe2+氧化為Fe3+ 。然后再調節溶液的pH約為5，目的是使Al3+與Fe3+形成氫氧化物而除去；

(4)根據方程式Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3，反應中還生成硫酸鎂，“粗硼酸”中的主要雜質是(七水)硫酸鎂；

(5)硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼，硼酸受熱分解，生成三氧化二硼，鎂將硼還原，化學方程式：2H3BO3B2O3+3H2O、B2O3+3Mg3MgO+2B。