Question

【題目】氮化硼廣泛應(yīng)用于制造合金、耐高溫材料和半導(dǎo)體。科研小組以富硼廢料（主要成分為和，還含有少量等）為原料，制備氮化硼的一種工藝流程如下：

已知：硼酸溶于水和乙醇，在水中的溶解度如下

溫度（℃）	0	20	40	60	80	100
溶解度（水）	2.77	4.78	8.90	14.89	23.54	39.60

回答下列問題：

（1）“酸溶”時需控制適當(dāng)溫度，溫度不能過高的原因為____________________________；除控制適當(dāng)溫度外，可加快“酸溶”速率的措施還有__________________（答出一點即可）。

（2）“凈化”時第一步反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________；第二步調(diào)的目的為_______________；濾液2中_______________（已知）

（3）“系列操作”中，洗滌結(jié)晶出來的硼酸的操作為__________________________。

（4）“高溫熔融”過程中生成的氣體為兩種氫化物，則主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________；生成的氣體用水吸收后可返回__________________________工序循環(huán)利用。

Answer 1

【答案】鹽酸揮發(fā)使產(chǎn)率降低 攪拌、適當(dāng)增大鹽酸濃度等 2FeCl2+H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O 將Fe3+和Al3+完全轉(zhuǎn)化為Al(OH)3、Fe(OH)3過濾除掉，而H3BO3保留在濾液中 1.310-6mol/L 向過濾器中用玻璃棒引流加入0℃水至沒過硼酸晶體，水自然流下，重復(fù)2~3次 B2O3+2NH4Cl 2BN+2HCl↑+3H2O 酸溶

【解析】

富硼廢料（主要成分為和，還含有少量等）為原料，加入鹽酸酸溶后得到濾渣1為，濾液1加入雙氧水調(diào)節(jié)pH=5凈化得到濾渣2為Al(OH)3、Fe(OH)3，過濾后得到濾液2通過一系列操作得到硼酸，硼酸焙燒后得到的燒渣主要為B2O3，與氯化銨高溫熔融后制備氮化硼，同時生成氯化氫氣體和水，據(jù)此分析。

(1)鹽酸易揮發(fā)，故用鹽酸進(jìn)行“酸溶”時，溫度過高，會導(dǎo)致鹽酸揮發(fā)使產(chǎn)率降低。除控制適當(dāng)溫度外，可加快“酸溶”速率的措施可攪拌、適當(dāng)增大鹽酸濃度等；

(2)“凈化”時第一步反應(yīng)的目的是將FeCl2氧化為FeCl3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FeCl2+H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O；第二步調(diào)pH=5可將Fe3+和Al3+完全轉(zhuǎn)化為Al(OH)3、Fe(OH)3過濾除掉，而H3BO3保留在濾液中；pH=5時，溶液中的c(OH-)=110-9 mol/L，c(Al3+ )===1.310-6mol/L；

(3)由信息知，硼酸冷水中溶解度低，為減少溶解損失，方法為向過濾器中用玻璃棒引流加入0℃水至沒過硼酸晶體，水自然流下，重復(fù)2~3次；

(4) 硼酸焙燒后得到的燒渣主要為B2O3，“高溫熔融”過程中B2O3與氯化銨反應(yīng)生成的氣體為HCl和水蒸氣，則主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為B2O3+2NH4Cl 2BN+2HCl↑+3H2O；生成的氣體用水回收后得鹽酸，可返回到“酸溶”工序循環(huán)利用。