Question

【題目】硼酸（H3BO3）大量應用于玻璃制造行業，以硼鎂礦（2MgOB2O3H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、Al2O3）為原料生產硼酸的工藝流程如圖：

已知：i．Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氫氧化物形式完全沉淀時，溶液的pH分別為3.2、5.2、9.7和12.4．
ⅱ．H3BO3在20℃、40℃、60℃、100℃時的溶解度依次為5.0g、8.7g、14.8g、40.2g．
（1）為了提高硼鎂礦粉的浸出率，可采取的措施有（至少答兩條）．
（2）“浸出液”顯酸性，含H3BO3和Mg2+、SO42﹣ ， 還含有Fe3+、Fe2+、Ca2+、Al3+等雜質．“除雜”時向浸出液中依次加入適量H2O2和MgO，H2O2的作用是（用離子方程式表示），MgO除去的雜質離子是 ．
（3）已知H3BO3與過量的NaOH反應生成Na[B（OH）4]，試寫出H3BO3在溶液中的電離方程式 ．
（4）“浸取”后，采用“熱過濾”的目的是 ， 母液中的主要溶質有 ．
（5）測定所得產品的純度：取a g硼酸，小心加熱使其分解脫去水分（雜質受熱不分解），得殘留固體b g，則產品的純度為 ．

Answer 1

【答案】
（1）加熱、攪拌、粉碎礦石或提高硫酸濃度等
（2）H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O；Fe3+、Al3+
（3）H3BO3（aq）+H2O（l）?[B（OH）4]﹣（aq）+H+（aq）
（4）防止溫度下降時H3BO3從溶液中析出影響產量；H3BO3、MgSO4
（5） ×100%
【解析】解：由流程可知，加硫酸溶解只有SiO2不溶，CaO轉化為微溶于水的CaSO4 ， 趁熱過濾，防止H3BO3從溶液中析出，“除雜”需先加H2O2溶液，將亞鐵離子轉化為鐵離子，再加入MgO調節溶液的pH約為5.2，使鐵離子、鋁離子均轉化為沉淀，則濾渣為氫氧化鋁、氫氧化鐵，然后蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾分離出H3BO3 ， （1）通過粉碎礦石或者升高溫度或者進行攪拌或適當提高硫酸濃度都可以提高浸取率，
所以答案是：加熱、攪拌、粉碎礦石或提高硫酸濃度等；（2）加適量H2O2把Fe2+氧化為Fe3+ ， 所以H2O2的作用是：H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O，加MgO調節PH，使Fe3+、Al3+轉化為沉淀而除去，所以除去的離子有Fe3+、Fe2+、Al3+；
所以答案是：H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O；Fe3+、Al3+；（3）H3BO3與過量NaOH溶液反應生成Na[B（OH）4]，H3BO3屬于一元酸，電離出[B（OH）4]﹣與H+ ， 屬于弱酸，電離方程式為：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）由題目信息可知：H3BO3的溶解度隨溫度的升高而增大，所以要采用“熱過濾”，以防溫度下降時H3BO3從溶液中析出影響產量，濾液蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾分離出H3BO3 ， 母液中主要含有硫酸鎂和硼酸，
所以答案是：防止溫度下降時H3BO3從溶液中析出影響產量；H3BO3、MgSO4；（5）取a g硼酸，小心加熱使其分解脫去水分（雜質受熱不分解），得殘留固體b g，
反應為：

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

m= g
結合反應前后質量變化計算硼酸質量得到純度= ×100%= ×100%，
所以答案是： ×100%；