Question

硼酸（H₃BO₃）大量應(yīng)用于玻璃制造行業(yè)，以硼鎂礦（含2MgO?B₂O₃?H₂O、SiO₂及少量Fe₃O₄、CaCO₃、Al₂O₃）為原料生產(chǎn)硼酸的工藝流程如下（圖1）：

已知：H₃BO₃在20℃、40℃、60℃、100℃時(shí)的溶解度依次為5.0g、8.7g、14.8g、40.2g．Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺和Mg²⁺以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)，溶液的pH分別為3.2、5.2、9.7和12.4．
（1）由于礦粉中含CaCO₃，“浸取”時(shí)容易產(chǎn)生大量泡沫使物料從反應(yīng)器溢出，故應(yīng)分批加入H₂SO₄．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（2）“浸出液”顯酸性，含H₃BO₃和Mg²⁺、SO₄^2-，還含有Fe³⁺、Fe²⁺、Ca²⁺、Al³⁺等雜質(zhì)．“除雜”時(shí)向浸出液中依次加入適量H₂O₂和MgO，除去的雜質(zhì)離子是

 

．H₂O₂的作用是

 

（用離子方程式表示）．
（3）“浸取”后，采用“熱過(guò)濾”的目的是

 

．
（4）“母液”可用于回收硫酸鎂，已知硫酸鎂的溶解度隨溫度變化的曲線如圖2，且溶液的沸點(diǎn)隨壓強(qiáng)增大而升高．為了從“母液”中充分回收MgSO₄?H₂O，應(yīng)采取的措施是將“母液”蒸發(fā)濃縮，

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）CaCO₃與硫酸反應(yīng)生成二氧化碳、硫酸鈣和水；
（2）加適量H₂O₂把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，加MgO調(diào)節(jié)PH，使Fe³⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀；
（3）H₃BO₃的溶解度隨溫度的升高而增大；
（4）根據(jù)圖2和溶液的沸點(diǎn)隨壓強(qiáng)增大而升高分析．

解答： 解：（1）CaCO₃與硫酸反應(yīng)生成二氧化碳、硫酸鈣和水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CaCO₃ （粉末）+H₂SO₄=CaSO₄+H₂O+CO₂↑；
故答案為：CaCO₃ （粉末）+H₂SO₄=CaSO₄+H₂O+CO₂↑；
（2）加適量H₂O₂把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，所以H₂O₂的作用是：H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O，加MgO調(diào)節(jié)PH，使Fe³⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀而除去，所以除去的離子有Fe³⁺、Fe²⁺、Al³⁺；
故答案為：Fe³⁺、Fe²⁺、Al³⁺；H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）有題目信息可知：H₃BO₃的溶解度隨溫度的升高而增大，所以要采用“熱過(guò)濾”，以防溫度下降時(shí)H₃BO₃從溶液中析出；
故答案為：防止溫度下降時(shí)H₃BO₃從溶液中析出；
（4）根據(jù)圖2可知溫度越高M(jìn)gSO₄?H₂O的溶解度越小，由于溶液的沸點(diǎn)隨壓強(qiáng)增大而升高，為了防止溶液沸騰，應(yīng)該在較高的壓強(qiáng)條件下加熱，使MgSO₄?H₂O結(jié)晶析出，
故答案為：加壓升溫結(jié)晶．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)的分離提純，涉及化學(xué)方程式的書寫，除雜方法和試劑的選擇，以及圖象的分析等，題目難度中等，注意對(duì)圖象的分析和對(duì)題干信息的分析．