Question

6．硼及其化合物在工业上有许多用途．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Mg₂B₂O₅•H₂O+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H₃BO₃+2MgSO₄．为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有提高反应温度或减小铁硼矿粉粒径（写出两条）．
（2）利用Fe₃O₄的磁性，可将其从“浸渣”中分离．“浸渣”中还剩余的物质是SiO₂、CaSO₄（化学式）．
（3）“净化除杂”需先加H₂O₂溶液，作用是将亚铁离子氧化为铁离子．然后在调节溶液的pH约为5，目的是使铁离子、铝离子形成氢氧化物沉淀而除去．
（4）“粗硼酸”中的主要杂质是七水硫酸镁（填名称）．
（5）以硼酸为原料可制得硼氢化钠（NaBH₄），它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为．
（6）单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢．以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程2H₃BO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$B₂O₃+3H₂O、B₂O₃+3Mg$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2B+3MgO．

Answer 1

分析 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），由流程可知，加硫酸溶解Fe₃O₄、SiO₂不溶，CaO转化为微溶于水的CaSO₄，“净化除杂”需先加H₂O₂溶液，将亚铁离子转化为铁离子，调节溶液的pH约为5，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，以此来解答．

解答 解：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），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，“净化除杂”需先加H₂O₂溶液，将亚铁离子转化为铁离子，调节溶液的pH约为5，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）Mg₂B₂O₅•H₂O与硫酸反应的化学方程式Mg₂B₂O₅•H₂O+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H₃BO₃+2MgSO₄，为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有提高反应温度或减小铁硼矿粉粒径等，故答案为：Mg₂B₂O₅•H₂O+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H₃BO₃+2MgSO₄；提高反应温度或减小铁硼矿粉粒径；
（2）利用Fe₃O₄的磁性，可将其从“浸渣”中分离．“浸渣”中还剩余的物质是SiO₂、CaSO₄，故答案为：Fe₃O₄；SiO₂、CaSO₄；
（3）“净化除杂”需先加H₂O₂溶液，作用是将亚铁离子氧化为铁离子．然后在调节溶液的pH约为5，目的是使铁离子、铝离子形成氢氧化物沉淀而除去，
故答案为：将亚铁离子氧化为铁离子；使铁离子、铝离子形成氢氧化物沉淀而除去；
（4）最后浓缩结晶时硫酸镁易结合水以晶体析出，则“粗硼酸”中的主要杂质是七水硫酸镁，故答案为：七水硫酸镁；
（5）NaBH₄为离子化合物，含离子键、共价键，其电子式为，故答案为：；
（6）以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼的化学方程式为2H₃BO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$B₂O₃+3H₂O、B₂O₃+3Mg$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2B+3MgO，故答案为：2H₃BO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$B₂O₃+3H₂O、B₂O₃+3Mg$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2B+3MgO．

点评 本题考查混合物分离提纯的综合应用，为高频考点，为2015年高考真题，把握实验流程及发生的反应、混合物分离提纯方法为解答的关键，侧重分析与实验能力的综合考查，题目难度中等．