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_____。

a．硼酸的电离方程式可表示为：H3BO3 + H2OB(OH)4-+H+

b．硼酸是一元弱酸

c．向NaHCO3固体中滴加饱和硼酸溶液，有气泡产生

(3)检验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（高压环境可保证在高温条件下水为液态）中，__________(将方法补充完整)。

Answer 1

【答案】研磨 加热 ＞ Al2O3+6H+=2Al3++3H2O FeO+2H+=Fe2++H2O ab 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】

硼镁泥含有镁硼酸盐(2MgOB2O3)、镁硅酸盐(2MgOSiO2)及少量Al2O3、FeO等杂质，研磨后加入硫酸，过滤除去SiO2，加入的过氧化氢把亚铁离子氧化成铁离子，加MgO调节pH，溶液pH升高，铁离子生成氢氧化铁沉淀，铝离子形成氢氧化铝沉淀，过滤，滤渣含有Fe(OH)3、Al(OH)3，用重结晶的方法得到硫酸镁晶体、硼酸晶体，以此解答该题。

(1)要加快反应速率，可将固体研磨或给混合物进行加热的方法；

(2)①根据复分解反应的规律：强酸与弱酸的盐反应产生强酸盐和弱酸可知，硫酸酸性较强；

②酸浸时，富硼渣中所含Al2O3和FeO也同时溶解，相关离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、FeO+2H+=Fe2++H2O；

③已知硼酸与过量NaOH溶液发生的中和反应为：H3BO3+OH- =B(OH)4-，可知硼酸为一元酸，电离方程式为H3BO3+H2OB(OH)4-+H+，由于元素的非金属性B<C，所以硼酸的酸性比碳酸弱，与碳酸氢钠不反应，故合理选项是ab；

(3)杂质离子为Fe2+，检验方法是取少量浸出液可滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若产生蓝色沉淀，就证明含有Fe2+；

(4)溶液中含有Fe3+、Al3+等杂质，由表中数据可知，用MgO调节溶液的pH至4.7以上，使杂质离子转化为 Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀；

(5)由图象可知硫酸镁的溶解度随温度升高而降低，硼酸溶解度随温度升高而增大，则可升温结晶，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。