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和Fe3O4，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：

回答下列問題：

（1）寫出Mg2B2O5H2O與硫酸反應的化學方程式___________________________。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___________________________(寫出兩條)。

（2）利用____________的磁性，可將其從“浸渣”中分離。“浸渣”中還剩余的物質是_______________。(化學式)

（3）“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__________________________。

（4）“粗硼酸”中的主要雜質是_____________ (填化學式)。

（5）以硼酸為原料可制得硼氫化鈉(NaBH4)，它是有機合成中的重要還原劑，其電子式為____________。

（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可制備單質硼，用化學方程式表示制備過程________________________________________。

Answer 1

【答案】 Mg2B2O5H2O+2H2SO4═2MgSO4+2H3BO3 升高溫度或把礦物粉碎或浸出時攪拌 Fe3O4 SiO2、CaSO4 將 Fe2+氧化為 Fe3+ 使 Al3+與 Fe3+形成氫氧化物沉淀而除去 MgSO4 2H3BO3+3Mg === 3MgO+2B+3H2O

【解析】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)Mg2B2O5H2O與硫酸反應的化學方程式Mg2B2O5H2O+2H2SO42H3BO3+2MgSO4，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把礦物粉碎或浸出時攪拌，故答案為：Mg2B2O5H2O+2H2SO42H3BO3+2MgSO4；升高溫度或把礦物粉碎或浸出時攪拌；

(2)利用Fe3O4的磁性，可將其從“浸渣”中分離．“浸渣”中還剩余的物質是SiO2、CaSO4，故答案為：Fe3O4；SiO2、CaSO4；

(3)“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，故答案為：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；

(4)最后濃縮結晶時硫酸鎂易結合水以晶體析出，則“粗硼酸”中的主要雜質是硫酸鎂，故答案為：硫酸鎂；

(5)NaBH4為離子化合物，含離子鍵、共價鍵，其電子式為，故答案為：；

(6)以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼的化學方程式為2H3BO3B2O3+3H2O、B2O3+3Mg2B+3MgO，總反應為2H3BO3+3Mg 3MgO+2B+3H2O，故答案為：2H3BO3+3Mg 3MgO+2B+3H2O。