Question

【題目】硼及其化合物在工業上有許多用途．以鐵硼礦（主要成分為Mg2B2O5H2O，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）為原料制備硼酸（H3BO3）的工藝流程如圖所示：
已知：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、4.9、9.7和12.4．
回答下列問題：
（1）為提高“浸出”速率，除適當增加硫酸濃度外，還可采取的措施有；
（2）實驗室中過濾操作所需要的玻璃儀器有：玻璃棒、；
（3）“浸渣”中的物質是（化學式）；
（4）“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是 ， 然后再調節溶液的pH約為5，目的是；
（5）“粗硼酸”中的主要雜質是（填名稱）；
（6）單質硼可用于生產具有優良抗沖擊性能的硼鋼．以硼酸和金屬鎂為原料在加熱條件下可制備單質硼， 用化學方程式表示制備過程

Answer 1

【答案】
（1）提高反應溫度或減小鐵硼礦粉粒徑
（2）燒杯和漏斗
（3）SiO2、CaSO4
（4）將亞鐵離子氧化為鐵離子；使鐵離子、鋁離子形成氫氧化物沉淀而除去
（5）七水硫酸鎂
（6）2H3BO3 B2O3+3H2O、B2O3+3Mg 2B+3MgO
【解析】解：以鐵硼礦（主要成分為Mg2B2O5H2O和Fe3O4 ， 還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）為原料制備硼酸（H3BO3），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 ， “凈化除雜”需先加H2O2溶液，將亞鐵離子轉化為鐵離子，調節溶液的pH約為5，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）為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度濃度外，還可采取的措施有提高反應溫度或減小鐵硼礦粉粒徑等， 所以答案是：提高反應溫度或減小鐵硼礦粉粒徑；（2）實驗室中過濾操作所需要的玻璃儀器有：玻璃棒、燒杯和漏斗，
所以答案是：燒杯和漏斗；（3）鐵硼礦（主要成分為Mg2B2O5H2O和Fe3O4 ， 還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）中SiO2不溶于硫酸，另外溶解過程中產生硫酸鈣微溶，所以“浸渣”中還剩余的物質是SiO2、CaSO4 ，
所以答案是：SiO2、CaSO4；（4）“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是將亞鐵離子氧化為鐵離子．然后在調節溶液的pH約為5，目的是使鐵離子、鋁離子形成氫氧化物沉淀而除去，
所以答案是：將亞鐵離子氧化為鐵離子；使鐵離子、鋁離子形成氫氧化物沉淀而除去；（5）最后濃縮結晶時硫酸鎂易結合水以晶體析出，則“粗硼酸”中的主要雜質是七水硫酸鎂，
所以答案是：七水硫酸鎂； （6）以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼的化學方程式為2H3BO3 B2O3+3H2O、B2O3+3Mg 2B+3MgO，
所以答案是：2H3BO3 B2O3+3H2O、B2O3+3Mg 2B+3MgO．