Question

硼酸（H3BO3)大量應(yīng)用于玻璃制造行業(yè)，以硼鎂礦（2Mg0.B203.H20、 Si02及少量Fe304、CaCO3, Al2O3)為原料生產(chǎn)硼酸的工藝流程如下：

已知：H3BO3在200C、400C、600C、1000C時(shí)的溶解度依次為5.0 g、8.7 g、14.8 g、 40. 2 g。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CaC03，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： ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 。

（2）“浸出液”顯酸性，含H3B03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H202和Mg0,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下圖，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MgS04·H20,應(yīng)采取的 措施是將“母液”蒸發(fā)濃縮，____________

（5）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（298K）

計(jì)算25℃時(shí)0.7mol·L－1 硼酸溶液中H＋的濃度。（寫出計(jì)算過程）

（6）已知298K時(shí)：

化學(xué)式	碳酸	醋酸
電離常數(shù)	K1=4.4×10－7 K2=4.7×10－11	K＝1.75×10－5

 

下列說法正確的是??????????????? 。

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

 

Answer 1

【答案】

（1）分批慢慢加入稀硫酸 （2分）

（2）Fe3+、Fe2+、Al3+（2分，全對才得分）?? 2 Fe2+ +2H+ +H2O2 = 2Fe3+ +2H2O（2分）

（3）防止因溫度下降時(shí)H3BO3從溶液中析出（2分）

（4）加壓升溫結(jié)晶（2分）

（5）???????????????????? H3BO3 (aq)＋H2O (l) [B(OH)4]－ (aq)＋H＋(aq)

起始時(shí)各物質(zhì)濃度/ mol·L－1： 0.70??????????????????? 0??????????? 0

平衡時(shí)各物質(zhì)濃度/ mol·L－1： 0.70－x????????? ?????????? x??????????? x

K＝＝＝＝5.7×10－10

x2＝3.99×10－10??? x＝2×10－5（mol·L－1）?

（共4分。兩段式1分；K的表達(dá)式1分；代入數(shù)字的式子1分；結(jié)果1分）

（6）BD（2分）

【解析】

試題分析:（1）浸取礦粉時(shí)，礦分中含有石灰石，所以如果一次性加入硫酸，會導(dǎo)致CaCO3分解產(chǎn)生大量氣泡，所以防止大量氣泡產(chǎn)生，可以控制加入硫酸的量來控制反應(yīng)，所以可以分批慢慢加入硫酸。

（2）含有的Fe2+、Fe3+、Al3+等雜質(zhì)離子在pH分別為3. 2、 5.2、9.7時(shí)沉淀，而Mg2+ 在12.4沉淀，所以要用Mg0調(diào)節(jié)pH使雜質(zhì)離子沉淀，應(yīng)該先把Fe2+ 氧化為Fe3+ 而沉淀除去，而最終能夠沉淀的離子只有Fe2+、Fe3+、Al3+ ，雙氧水的作用為把Fe2+ 氧化為Fe3+ ，反應(yīng)方程式為2 Fe2+ +2H+ +H2O2 = 2Fe3+ +2H2O。

（3）由于H3BO3在水中的溶解度隨溫度增大而增大，所以要浸取得到更多的產(chǎn)品，應(yīng)加熱浸出液，并采用熱過濾的方法過濾，防止因溫度降低H3BO3在水中析出。

（4）從圖像可以看出，硫酸鎂隨著溫度不同容易形成不同的晶體，而要收集

到的MgS04·H20在較高溫度下才結(jié)晶，且該晶體的溶解度隨溫度升高而減小，所以

要在接近200℃的較高溫度下得到該晶體，常壓下蒸發(fā)結(jié)晶較難，應(yīng)該選擇加壓升溫結(jié)晶的方法。

（5）???????????????????? H3BO3 (aq)＋H2O (l) [B(OH)4]－ (aq)＋H＋(aq)

起始時(shí)各物質(zhì)濃度/ mol·L－1： 0.70??????????????????? 0??????????? 0

平衡時(shí)各物質(zhì)濃度/ mol·L－1： 0.70－x????????? ?????????? x??????????? x

K＝＝???????? ＝???????? ＝5.7×10－10

x2＝3.99×10－10??? x＝2×10－5（mol·L－1）?

（6）對比硼酸和表格中碳酸、醋酸的電離程度，可知3者的酸性大小為:醋酸＞碳酸＞硼酸＞HCO3-,所以根據(jù)酸性大小分析：根據(jù)強(qiáng)酸制弱酸原理，碳酸鈉溶液滴入硼酸中不能有氣泡產(chǎn)生，A錯誤；碳酸鈉溶液滴入醋酸中能觀察到有氣泡產(chǎn)生，B正確；等濃度的碳酸和硼酸溶液比較，碳酸酸性強(qiáng)，pH值小，C錯誤；等濃度的碳酸鈉和醋酸鈉溶液比較，碳酸鈉水解程度大，堿性強(qiáng)，所以pH大，D正確。故選BD。

考點(diǎn)：本題考查的是化學(xué)工藝流程題，涉及離子的沉淀、晶體的制備、電離平衡常數(shù)的計(jì)算和應(yīng)用等知識。