Question

【题目】硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

（1）写出Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式___________________________。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有___________________________(写出两条)。

（2）利用____________的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是_______________。(化学式)

（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是__________________________。然后再调节溶液的pH约为5，目的是__________________________。

（4）“粗硼酸”中的主要杂质是_____________ (填化学式)。

（5）以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为____________。

（6）单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程________________________________________。

Answer 1

【答案】 Mg2B2O5H2O+2H2SO4═2MgSO4+2H3BO3 升高温度或把矿物粉碎或浸出时搅拌 Fe3O4 SiO2、CaSO4 将 Fe2+氧化为 Fe3+ 使 Al3+与 Fe3+形成氢氧化物沉淀而除去 MgSO4 2H3BO3+3Mg === 3MgO+2B+3H2O

【解析】以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)，由流程可知，加硫酸溶解只有SiO2不溶，CaO转化为微溶于水的CaSO4，“净化除杂”需先加H2O2溶液，将亚铁离子转化为铁离子，调节溶液的pH约为5，使铁离子、铝离子均转化为沉淀，则滤渣为氢氧化铝、氢氧化铁，然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离出H3BO3。

(1)Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式Mg2B2O5H2O+2H2SO42H3BO3+2MgSO4，为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有提高反应温度或把矿物粉碎或浸出时搅拌，故答案为：Mg2B2O5H2O+2H2SO42H3BO3+2MgSO4；升高温度或把矿物粉碎或浸出时搅拌；

(2)利用Fe3O4的磁性，可将其从“浸渣”中分离．“浸渣”中还剩余的物质是SiO2、CaSO4，故答案为：Fe3O4；SiO2、CaSO4；

(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是将亚铁离子氧化为铁离子．然后在调节溶液的pH约为5，目的是使铁离子、铝离子形成氢氧化物沉淀而除去，故答案为：将亚铁离子氧化为铁离子；使铁离子、铝离子形成氢氧化物沉淀而除去；

(4)最后浓缩结晶时硫酸镁易结合水以晶体析出，则“粗硼酸”中的主要杂质是硫酸镁，故答案为：硫酸镁；

(5)NaBH4为离子化合物，含离子键、共价键，其电子式为，故答案为：；

(6)以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼的化学方程式为2H3BO3B2O3+3H2O、B2O3+3Mg2B+3MgO，总反应为2H3BO3+3Mg 3MgO+2B+3H2O，故答案为：2H3BO3+3Mg 3MgO+2B+3H2O。