Question

【题目】富硼渣中含有镁硼酸盐（2MgO·B2O3）、镁硅酸盐（2MgO·SiO2）及少量Al2O3、FeO等杂质。由富硼渣湿法制备硫酸镁晶体和硼酸（H3BO3）晶体的一种工艺流程如下：

已知：生成氢氧化物沉淀的pH（金属离子的起始浓度为0.1mol/L）

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

（1）上述流程中能加快反应速率的措施有______、_______等。

（2）酸浸时发生反应：2MgO·SiO2 + 2H2SO4=2MgSO4 + SiO2 + 2H2O，2MgO·B2O3+ 2H2SO4 + H2O=2H3BO3 + 2MgSO4。

①上述反应体现出酸性强弱：H2SO4______H3BO3（填“＞”或“＜”）。

② 酸浸时，富硼渣中所含Al2O3和FeO也同时溶解，写出相关反应的离子方程式：______、______。

③ 已知硼酸与过量NaOH溶液发生的中和反应为：H3BO3 + OH- B(OH)4-。下列关于硼酸的说法正确的是__（填序号）。

a. 硼酸是一元酸

b. 向NaHCO3固体中滴加饱和硼酸溶液，有气泡产生

c. 硼酸的电离方程式可表示为：H3BO3 + H2OB(OH)4-+H+

（3）检验褐色浸出液中的杂质离子：取少量浸出液，______（填操作和现象），证明溶液中含有Fe2+。

（4）除去浸出液中的杂质离子： 用MgO调节溶液的pH至______以上，使杂质离子转化为______（填化学式）沉淀，过滤。

（5）获取晶体：ⅰ.浓缩滤液，使MgSO4和H3BO3接近饱和；ⅱ.控制温度使两种晶体分别从溶液中结晶。结合下图溶解度曲线，简述ⅱ的方法：将浓缩液加入到高压釜中，______（将方法补充完整）。

Answer 1

【答案】研磨 加热 ＞ Al2O3 + 6H+ === 2Al3+ + 3H2O FeO + 2H+ === Fe2+ + H2O a c 滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀（合理答案给分） 4.7 Al(OH)3、Fe(OH)3 升温结晶，得到硫酸镁晶体，分离后，再将母液降温结晶，分离得到硼酸晶体

【解析】

（1）由框图可知：研磨可以增大接触面积，加快化学反应速率；酸浸时加热也可以加快化学反应速率，所以答案：研磨；加热。

（2）①根据酸浸时发生反应： 2MgO·B2O3+ 2H2SO4 + H2O=2H3BO3 + 2MgSO4，说明酸性H2SO4大于H3BO3。答案为：＞。

② 酸浸时，富硼渣中所含Al2O3和FeO也同时溶解生成硫酸铝和硫酸亚铁，相关反应的离子方程式：Al2O3 + 6H+ === 2Al3+ + 3H2O ；FeO + 2H+ === Fe2+ + H2O。答案：Al2O3 + 6H+ === 2Al3+ + 3H2O ；FeO + 2H+ === Fe2+ + H2O。

③ 由硼酸与过量NaOH溶液发生的中和反应为：H3BO3 + OH- B(OH)4-可知硼酸是一元酸，故a正确； b. 因为B和C在同一周期，原子序数逐渐增大，所以非金属性C>B,酸性H2CO3> H3BO3,故向NaHCO3固体中滴加饱和硼酸溶液，不会有气泡产生，故b错误；c. 硼酸是一元弱酸，所以电离方程式可表示为：H3BO3 + H2OB(OH)4-+H+，故c正确；答案：ac。

（3）证明溶液中含有Fe2+的方法是：取少量褐色浸出液于试管中，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，如果产生蓝色沉淀说明含有Fe2+。答案：滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀。

（4）根据框图分析浸出液中的杂质离子为：Al3+、Fe3+，由已知Al(OH)3开始沉淀时pH=3.4完全沉淀时pH=4.7；Fe(OH)3开始沉淀时pH=1.9完全沉淀时pH=3.2，要除去Al3+、Fe3+两种离子，应用MgO调节溶液的至4.7<pH<9.1,使杂质离子转化为Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，过滤。答案：4.7；Al(OH)3、Fe(OH)3。

（5）由图象可知，开始时MgSO4随温度升高溶解度增大，100以后溶解度又逐渐减小，所以要获得MgSO4晶体：将浓缩液加入到高压釜中，升温结晶可得到硫酸镁晶体；H3BO3的溶解度是随着温度的升高逐渐增大的，所以要获得H3BO3晶体应将高温时分离后的母液降温结晶，再过滤即可得到硼酸晶体。答案：升温结晶，得到硫酸镁晶体，分离后，再将母液降温结晶，分离得到硼酸晶体。