Question

【題目】以硼鎂礦(2MgO·B2O3·H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、A12O3)為原料生產硼酸的工藝流程如下：

已知：表一：不同溫度下H3BO3的溶解度

溫度℃）	20	40	60	100
溶解度（g）	5.0	8.7	14.8	40.2

表二：不同物質沉淀完全時的pH

物質	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2
pH	3.2	5.2	9.7	12.4

(1)由于礦粉中含CaCO3，“浸取”時容易產生大量泡沫使物料從反應器中溢出，應采取的措施為_________________________。

(2)“浸出液”顯酸性，含有H3BO3、Mg2+和SO42-，還含有Fe2+、Fe3+、Ca2+、Al3+等雜質。“除雜”時，向浸出液中依次加入適量H2O2和MgO，可以除去的雜質離子為_______________________，H2O2的作用為_____________________(用離子方程式表示)。

(3)“浸取”后，采用“熱過濾”的目的為__________________________。

(4)“母液”可用于回收硫酸鎂，已知硫酸鎂的溶解度隨溫度變化的曲線如圖所示，且溶液的沸點隨壓強增大而升高。為了從“母液”中充分回收MgSO4·H2O，應采取的措施是將“母液”蒸發濃縮，____________________________________。

(5)己知25℃時，硼酸(H3BO3)溶液中存在如下平衡：H3BO3(aq)+H2O(1) [B(OH)4]-(aq)+H+(aq)；K=5.7×10-10；25℃時，0.7mol·L-1硼酸溶液中c(H+)=__________mol·L-1。

(6)已知25℃時：

化學式	H2CO3	CH3COOH
電離常數	K1=4.4×10-7 K2=4.7×10-11	K=1.75×10-5

下列說法正確的是________(填選項字母)。

a．碳酸鈉溶液滴入硼酸溶液中能觀察到有氣泡產生

b．碳酸鈉溶液滴入醋酸溶液中能觀察到有氣泡產生

c．等濃度碳酸溶液和硼酸溶液的pH：前者>后者

d．等濃度碳酸鈉溶液和醋酸鈉溶液的pH：前者>后者

Answer 1

【答案】分批慢慢加入硫酸（或邊加入邊攪拌）Fe3+、Fe2+、Al3+H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O防止因溫度下降使H3BO3從溶液中析出加壓升溫結晶（或加壓升溫結晶并過濾）2×10-5bd

【解析】

（1）CaCO3與硫酸反應生成二氧化碳、硫酸鈣和水，該反應的化學方程式為：CaCO3 （粉末）+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2↑，由于礦粉中含CaCO3，“浸取”時容易產生大量泡沫使物料從反應器中溢出，故應分批慢慢加入H2SO4；故答案為：應分批慢慢加入H2SO4 ；

（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+；故答案為：Fe3+、Fe2+、Al3+；H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O；

（3）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；故答案為：防止溫度下降時H3BO3從溶液中析出；

（4）根據圖可知溫度越高MgSO4H2O的溶解度越小，由于溶液的沸點隨壓強增大而升高，為了防止溶液沸騰，應該在較高的壓強條件下加熱，使MgSO4H2O結晶析出，故答案為：加壓升溫結晶；

（5）25℃時0.7molL-1硼酸溶液中H+的濃度：c（H+）==mol/L≈2×10-5molL-1，故答案為：2×10-5molL-1；

（6）相同溫度、濃度下，酸的電離平衡常數越大，酸的酸性越強，其酸根離子的水解能力越小，根據電離平衡常數知，酸性強弱順序是CH3COOH＞H2CO3＞H3BO3＞HCO3-，所以離子水解能力碳酸根離子＞碳酸氫根離子＞醋酸根離子。a．酸性H2CO3＞H3BO3＞HCO3-，所以碳酸鈉溶液滴入硼酸中生成碳酸氫鈉和硼酸鈉，沒有氣體生成，故a錯誤；b．酸性CH3COOH＞H2CO3，所以碳酸鈉溶液滴入醋酸中生成醋酸鈉、水和二氧化碳，所以能看到有氣泡生成，故b正確；c．酸性H2CO3＞H3BO3，所以碳酸的電離程度大于硼酸，則等濃度的碳酸和硼酸溶液比較，碳酸的酸性大于硼酸，所以pH：前者＜后者，故c錯誤；d．酸性CH3COOH＞H2CO3，所以碳酸根離子水解能力大于醋酸根離子，則等濃度的碳酸鈉和醋酸鈉溶液比較，pH：前者＞后者，故d正確；故答案為：bd．