Question

【題目】富硼渣中含有鎂硼酸鹽（2MgO·B2O3）、鎂硅酸鹽（2MgO·SiO2）及少量Al2O3、FeO等雜質。由富硼渣濕法制備硫酸鎂晶體和硼酸（H3BO3）晶體的一種工藝流程如下：

已知：生成氫氧化物沉淀的pH（金屬離子的起始濃度為0.1mol/L）

	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2
開始沉淀時	1.9	3.4	7.0	9.1
完全沉淀時	3.2	4.7	9.0	11.1

（1）上述流程中能加快反應速率的措施有______、_______等。

（2）酸浸時發生反應：2MgO·SiO2 + 2H2SO4=2MgSO4 + SiO2 + 2H2O，2MgO·B2O3+ 2H2SO4 + H2O=2H3BO3 + 2MgSO4。

①上述反應體現出酸性強弱：H2SO4______H3BO3（填“＞”或“＜”）。

② 酸浸時，富硼渣中所含Al2O3和FeO也同時溶解，寫出相關反應的離子方程式：______、______。

③ 已知硼酸與過量NaOH溶液發生的中和反應為：H3BO3 + OH- B(OH)4-。下列關于硼酸的說法正確的是__（填序號）。

a. 硼酸是一元酸

b. 向NaHCO3固體中滴加飽和硼酸溶液，有氣泡產生

c. 硼酸的電離方程式可表示為：H3BO3 + H2OB(OH)4-+H+

（3）檢驗褐色浸出液中的雜質離子：取少量浸出液，______（填操作和現象），證明溶液中含有Fe2+。

（4）除去浸出液中的雜質離子： 用MgO調節溶液的pH至______以上，使雜質離子轉化為______（填化學式）沉淀，過濾。

（5）獲取晶體：ⅰ.濃縮濾液，使MgSO4和H3BO3接近飽和；ⅱ.控制溫度使兩種晶體分別從溶液中結晶。結合下圖溶解度曲線，簡述ⅱ的方法：將濃縮液加入到高壓釜中，______（將方法補充完整）。

Answer 1

【答案】研磨 加熱 ＞ Al2O3 + 6H+ === 2Al3+ + 3H2O FeO + 2H+ === Fe2+ + H2O a c 滴加K3[Fe(CN)6]溶液，產生藍色沉淀（合理答案給分） 4.7 Al(OH)3、Fe(OH)3 升溫結晶，得到硫酸鎂晶體，分離后，再將母液降溫結晶，分離得到硼酸晶體

【解析】

（1）由框圖可知：研磨可以增大接觸面積，加快化學反應速率；酸浸時加熱也可以加快化學反應速率，所以答案：研磨；加熱。

（2）①根據酸浸時發生反應： 2MgO·B2O3+ 2H2SO4 + H2O=2H3BO3 + 2MgSO4，說明酸性H2SO4大于H3BO3。答案為：＞。

② 酸浸時，富硼渣中所含Al2O3和FeO也同時溶解生成硫酸鋁和硫酸亞鐵，相關反應的離子方程式：Al2O3 + 6H+ === 2Al3+ + 3H2O ；FeO + 2H+ === Fe2+ + H2O。答案：Al2O3 + 6H+ === 2Al3+ + 3H2O ；FeO + 2H+ === Fe2+ + H2O。

③ 由硼酸與過量NaOH溶液發生的中和反應為：H3BO3 + OH- B(OH)4-可知硼酸是一元酸，故a正確； b. 因為B和C在同一周期，原子序數逐漸增大，所以非金屬性C>B,酸性H2CO3> H3BO3,故向NaHCO3固體中滴加飽和硼酸溶液，不會有氣泡產生，故b錯誤；c. 硼酸是一元弱酸，所以電離方程式可表示為：H3BO3 + H2OB(OH)4-+H+，故c正確；答案：ac。

（3）證明溶液中含有Fe2+的方法是：取少量褐色浸出液于試管中，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，如果產生藍色沉淀說明含有Fe2+。答案：滴加K3[Fe(CN)6]溶液，產生藍色沉淀。

（4）根據框圖分析浸出液中的雜質離子為：Al3+、Fe3+，由已知Al(OH)3開始沉淀時pH=3.4完全沉淀時pH=4.7；Fe(OH)3開始沉淀時pH=1.9完全沉淀時pH=3.2，要除去Al3+、Fe3+兩種離子，應用MgO調節溶液的至4.7<pH<9.1,使雜質離子轉化為Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，過濾。答案：4.7；Al(OH)3、Fe(OH)3。

（5）由圖象可知，開始時MgSO4隨溫度升高溶解度增大，100以后溶解度又逐漸減小，所以要獲得MgSO4晶體：將濃縮液加入到高壓釜中，升溫結晶可得到硫酸鎂晶體；H3BO3的溶解度是隨著溫度的升高逐漸增大的，所以要獲得H3BO3晶體應將高溫時分離后的母液降溫結晶，再過濾即可得到硼酸晶體。答案：升溫結晶，得到硫酸鎂晶體，分離后，再將母液降溫結晶，分離得到硼酸晶體。