Question

【題目】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與硫酸反應的化學方程式________________。

為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度外，還可采取的措施有_____________(寫出兩條)。

(2) “浸渣”中除含有某種有磁性的物質外，還含有的物質是_____(寫化學式)。

(3)“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是__________。然后再調節(jié)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)單質硼可用于生產具有優(yōu)良抗沖擊性能的硼鋼。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 Fe3O4 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 2H3BO3 B2O3+3HO B2O3+3Mg 3MgO+2B

【解析】

（1）Mg2B2O5·H2O與硫酸反應，生成硫酸鎂和硼酸，根據質量守恒配平方程式如下：Mg2B2O5·H2O+2H2SO4 2MgSO4+2H3BO3；提高反應溫度、減小鐵硼礦粉徑、攪拌等都可提高反應速率，以提高浸出速率。

（2）Fe3O4有磁性，可將其從“浸渣”中分離；SiO2不溶于硫酸，CaO與硫酸反應生成的CaSO4是微溶物，兩者都會留于濾渣中。

（3）pH約為5的溶液中，Fe3+能夠沉淀完全，但Fe2+未沉淀，故需要加入強氧化劑H2O2溶液將Fe2+氧化為Fe3+，通過調節(jié)pH再將其除去；調節(jié)pH約為5的目的是使Fe3+和Al3＋形成氫氧化物沉淀，然后過濾除去。

（4）冷卻結晶過程中，硫酸鎂也會結晶析出，因此“粗硼酸”中含有雜質（七水）硫酸鎂。

（5）類比鎂與二氧化碳的反應，鎂可以與B2O3反應：2H3BO3 B2O3+3HO；要制得B2O3，可以直接將硼酸加熱： B2O3+3Mg 3MgO+2B。