5.硼酸(H3BO3)大量應(yīng)用于玻璃制造行業(yè),以硼鎂礦(2MgO•B2O3•H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3,Al2O3)為原料生產(chǎn)硼酸的工藝流程如圖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,為防止“浸取”時(shí)容易產(chǎn)生大量泡沫使物料從反應(yīng)器中溢出,應(yīng)采取的措施是:分批慢慢加入稀硫酸.
(2)“浸出液”顯酸性,含H3BO3和Mg2+和SO42-,還含有Fe2+、Fe3+、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Fe3+、Fe2+、Al3+.H2O2的作用是H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O (用離子方程式表示).
(3)“浸取”后,采用“熱過(guò)濾”的目的是防止溫度下降時(shí)H3BO3從溶液中析出.
(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•H20,應(yīng)采取的 措施是將“母液”蒸發(fā)濃縮,加壓升溫結(jié)晶
(5)已知298K時(shí),硼酸(H3BO3)溶液中存在如下反應(yīng):H3BO3(aq)+H2O(l)?[B(OH)4]-(aq)+H+(aq)   K=5.7×10-10
化學(xué)式碳酸醋酸
電離常數(shù)K1=4.4×10-7K2=4.7×10-11K=1.75×10-5
下列說(shuō)法正確的是BD.
A.碳酸鈉溶液滴入硼酸中能觀察到有氣泡產(chǎn)生
B.碳酸鈉溶液滴入醋酸中能觀察到有氣泡產(chǎn)生
C.等濃度的碳酸和硼酸溶液比較,pH:前者>后者
D.等濃度的碳酸鈉和醋酸鈉溶液比較,pH:前者>后者.

分析 由流程可知,加硫酸溶解只有SiO2不溶,CaO轉(zhuǎn)化為微溶于水的CaSO4,趁熱過(guò)濾,防止H3BO3從溶液中析出,“除雜”需先加H2O2溶液,將亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子,再加入MgO調(diào)節(jié)溶液的pH約為5.2,使鐵離子、鋁離子均轉(zhuǎn)化為沉淀,則濾渣為氫氧化鋁、氫氧化鐵,然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾分離出H3BO3
(1)應(yīng)分批加入H2SO4,降低反應(yīng)速率;
(2)加適量H2O2把Fe2+氧化為Fe3+,加MgO調(diào)節(jié)PH,使Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為沉淀而除去,所以除去的離子有Fe3+、Fe2+、Al3+
(3)由目信息可知: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;
(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;
(5)相同溫度、濃度下,酸的電離平衡常數(shù)越大,酸的酸性越強(qiáng),其酸根離子的水解能力越小,結(jié)合強(qiáng)酸制取弱酸分析解答.

解答 解:(1)發(fā)生發(fā)生:CaCO3 (粉末)+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2↑,應(yīng)分批加入H2SO4,降低反應(yīng)速率,防止產(chǎn)生大量泡沫使物料從反應(yīng)器中溢出,
故答案為:分批慢慢加入稀硫酸;
(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)由題目信息可知: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;
(5)相同溫度、濃度下,酸的電離平衡常數(shù)越大,酸的酸性越強(qiáng),其酸根離子的水解能力越小,根據(jù)電離平衡常數(shù)知,酸性強(qiáng)弱順序:CH3COOH>H2CO3>H3BO3>HCO3-,所以離子水解能力:碳酸根離子>碳酸氫根離子>醋酸根離子,
A.酸性H2CO3>H3BO3>HCO3-,所以碳酸鈉溶液滴入硼酸中生成碳酸氫鈉和硼酸鈉,沒(méi)有氣體生成,故A錯(cuò)誤;
B.酸性CH3COOH>H2CO3,所以碳酸鈉溶液滴入醋酸中生成醋酸鈉、水和二氧化碳,所以能看到有氣泡生成,故B正確;
C.酸性H2CO3>H3BO3,所以碳酸的電離程度大于硼酸,則等濃度的碳酸和硼酸溶液比較,碳酸的酸性大于硼酸,所以pH:前者<后者,故C錯(cuò)誤;
D.酸性CH3COOH>H2CO3,所以碳酸根離子水解能力大于醋酸根離子,則等濃度的碳酸鈉和醋酸鈉溶液比較,pH:前者>后者,故D正確;
故答案為:BD.

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備方案、物質(zhì)的分離提純、對(duì)操作與試劑的分析評(píng)價(jià)、化學(xué)反應(yīng)速率影響因素、弱電解質(zhì)電離、鹽類水解等,是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查,需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ),題目難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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已知:①有關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀時(shí)的pH如下表:
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(2)欲從Na2SiO3和Na2BeO2的混合液中制得Be(OH)2沉淀.則
①最好選用鹽酸、b(填字母)兩種試劑,再經(jīng)過(guò)必要的操作即可實(shí)現(xiàn).
a.NaOH溶液    b.氨水      c.CO2氣體       d.HNO3
②寫出Na2BeO2與足量鹽酸發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:BeO22-+4H+=Be2++2H2O
(3)上述過(guò)程中用氨水調(diào)節(jié)pH=a的目的是使Fe3+完全水解形成沉淀而除去,a應(yīng)控制在3.7~6.0范圍內(nèi);寫出生成沉淀物A的離子方程式Fe3++3NH3•H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+,檢驗(yàn)該過(guò)程是否沉淀完全的操作方法是取少量濾液,滴加幾滴KSCN溶液,觀察溶液是否變?yōu)檠t色,若不變血紅色,則說(shuō)明Fe3+完全沉淀,反之則未完全沉淀.
(4)寫出由草酸釔沉淀制備氧化釔的化學(xué)方程式Y(jié)2(C2O43$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Y2O3+3CO↑+3CO2↑.

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17.如圖是實(shí)驗(yàn)室用乙醇與濃硫酸共熱制乙烯的實(shí)驗(yàn)裝置
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14.胡椒酚的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為:下列敘述中正確的是( 。
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