Question

【题目】硼酸（H3BO3）大量应用于玻璃制造行业，以硼镁矿（2MgOB2O3H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、Al2O3）为原料生产硼酸的工艺流程如图：

已知：i．Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4．
ⅱ．H3BO3在20℃、40℃、60℃、100℃时的溶解度依次为5.0g、8.7g、14.8g、40.2g．
（1）为了提高硼镁矿粉的浸出率，可采取的措施有（至少答两条）．
（2）“浸出液”显酸性，含H3BO3和Mg2+、SO42﹣ ， 还含有Fe3+、Fe2+、Ca2+、Al3+等杂质．“除杂”时向浸出液中依次加入适量H2O2和MgO，H2O2的作用是（用离子方程式表示），MgO除去的杂质离子是 ．
（3）已知H3BO3与过量的NaOH反应生成Na[B（OH）4]，试写出H3BO3在溶液中的电离方程式 ．
（4）“浸取”后，采用“热过滤”的目的是 ， 母液中的主要溶质有 ．
（5）测定所得产品的纯度：取a g硼酸，小心加热使其分解脱去水分（杂质受热不分解），得残留固体b g，则产品的纯度为 ．

Answer 1

【答案】
（1）加热、搅拌、粉碎矿石或提高硫酸浓度等
（2）H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O；Fe3+、Al3+
（3）H3BO3（aq）+H2O（l）?[B（OH）4]﹣（aq）+H+（aq）
（4）防止温度下降时H3BO3从溶液中析出影响产量；H3BO3、MgSO4
（5） ×100%
【解析】解：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 ， 趁热过滤，防止H3BO3从溶液中析出，“除杂”需先加H2O2溶液，将亚铁离子转化为铁离子，再加入MgO调节溶液的pH约为5.2，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）通过粉碎矿石或者升高温度或者进行搅拌或适当提高硫酸浓度都可以提高浸取率，
所以答案是：加热、搅拌、粉碎矿石或提高硫酸浓度等；（2）加适量H2O2把Fe2+氧化为Fe3+ ， 所以H2O2的作用是：H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O，加MgO调节PH，使Fe3+、Al3+转化为沉淀而除去，所以除去的离子有Fe3+、Fe2+、Al3+；
所以答案是：H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O；Fe3+、Al3+；（3）H3BO3与过量NaOH溶液反应生成Na[B（OH）4]，H3BO3属于一元酸，电离出[B（OH）4]﹣与H+ ， 属于弱酸，电离方程式为：H3BO3（aq）+H2O（l）[B（OH）4]﹣（aq）+H+（aq），
所以答案是：H3BO3（aq）+H2O（l）[B（OH）4]﹣（aq）+H+（aq）；（4）由题目信息可知：H3BO3的溶解度随温度的升高而增大，所以要采用“热过滤”，以防温度下降时H3BO3从溶液中析出影响产量，滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离出H3BO3 ， 母液中主要含有硫酸镁和硼酸，
所以答案是：防止温度下降时H3BO3从溶液中析出影响产量；H3BO3、MgSO4；（5）取a g硼酸，小心加热使其分解脱去水分（杂质受热不分解），得残留固体b g，
反应为：

2H3BO3	=B2O3+	3H2O，	△m
2×62			54
m			（a﹣b）g

m= g
结合反应前后质量变化计算硼酸质量得到纯度= ×100%= ×100%，
所以答案是： ×100%；