Question

【题目】以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O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Mg2B2O5·H2O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) “浸渣”中除含有某种有磁性的物质外，还含有的物质是_____(写化学式)。

(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________(填名称)。

(5)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】Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3 减小铁硼矿粉粒径、提高反应温度 Fe3O4 SiO2和CaSO4 将Fe2+氧化为Fe3+；使Al3+与Fe3+形成氢氧化物而除去 （七水）硫酸镁 2H3BO3 B2O3+3HO B2O3+3Mg 3MgO+2B

【解析】

（1）Mg2B2O5·H2O与硫酸反应，生成硫酸镁和硼酸，根据质量守恒配平方程式如下：Mg2B2O5·H2O+2H2SO4 2MgSO4+2H3BO3；提高反应温度、减小铁硼矿粉径、搅拌等都可提高反应速率，以提高浸出速率。

（2）Fe3O4有磁性，可将其从“浸渣”中分离；SiO2不溶于硫酸，CaO与硫酸反应生成的CaSO4是微溶物，两者都会留于滤渣中。

（3）pH约为5的溶液中，Fe3+能够沉淀完全，但Fe2+未沉淀，故需要加入强氧化剂H2O2溶液将Fe2+氧化为Fe3+，通过调节pH再将其除去；调节pH约为5的目的是使Fe3+和Al3＋形成氢氧化物沉淀，然后过滤除去。

（4）冷却结晶过程中，硫酸镁也会结晶析出，因此“粗硼酸”中含有杂质（七水）硫酸镁。

（5）类比镁与二氧化碳的反应，镁可以与B2O3反应：2H3BO3 B2O3+3HO；要制得B2O3，可以直接将硼酸加热： B2O3+3Mg 3MgO+2B。