硼酸(H3BO3)能溶于水,可用于玻璃、醫(yī)藥、紡織等工業(yè)。碳酸鎂可用于制造防火涂料、牙膏等。某工廠以硼鎂鐵礦(主要成分為Mg2B2O5?H2O,雜質(zhì)有SiO2、FeO、Fe2O3、Al2O3)為原料制備硼酸、碳酸鎂的工藝流程如如圖所示:
已知:①常溫時(shí)實(shí)驗(yàn)條件下幾種金屬離子形成沉淀的pH如下表;
②SiO2不溶于水,也不與酸反應(yīng);
③硼酸各溫度下的的溶解度如下表。
硼酸的溶解度
溫度/℃ |
溶解度,g/100g |
溫度,℃ |
溶解度,g/100g |
0 |
2.77 |
40 |
8.90 |
10 |
3.65 |
50 |
11.39 |
20 |
4.87 |
60 |
14.89 |
25 |
5.74 |
80 |
23.54 |
30 |
6.77 |
100 |
38.00 |
|
開始沉淀 |
完全沉淀 |
Fe3+ |
2.7 |
3.2 |
Fe2+ |
7.6 |
9.6 |
Al3+ |
4.0 |
5.2 |
Mg2+ |
9.6 |
11.1 |
(1)預(yù)處理的內(nèi)容包括礦石的篩選、
粉碎
粉碎
,寫出料渣1的化學(xué)式
SiO2
SiO2
。
(2)酸浸時(shí)Mg
2B
2O
5?H
2O與硫酸反應(yīng)生成硫酸鎂和硼酸,寫出化學(xué)方程式
Mg2B2O5?H2O+2H2SO4=2MgSO4+2H3BO3
Mg2B2O5?H2O+2H2SO4=2MgSO4+2H3BO3
;氧化過程的化學(xué)方程式為:X+H
2SO
4+2FeSO
4=Fe
2(SO
4)
3+2H
2O。X化學(xué)式是
H2O2
H2O2
,X作氧化劑的優(yōu)點(diǎn)
不會(huì)引入新雜質(zhì)
不會(huì)引入新雜質(zhì)
。
(3)為提高產(chǎn)品純度,控制的pH范圍是
5.2~9.6
5.2~9.6
;試劑Y為
AD
AD
(填選項(xiàng))。
A.MgO
B.Fe
2O
3C.Fe(OH)
3D.Mg(OH)
2(4)為測(cè)量所得硼酸純度,取3.00g制取的硼酸樣品溶于甘露醇與蒸餾水混合溶液中配成500mL溶液,取出25.00mL放入錐形瓶并滴加3滴酚酞試液,用0.004g/mLNaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行中和滴定,滴定終點(diǎn)時(shí)消耗22.00mL標(biāo)準(zhǔn)溶液。則滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象是
滴入最后一滴NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液,溶液恰好變成紅色,且半分鐘內(nèi)不褪色
滴入最后一滴NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液,溶液恰好變成紅色,且半分鐘內(nèi)不褪色
,樣品中硼酸的純度是
90.9%
90.9%
?(請(qǐng)寫出計(jì)算過程,小數(shù)點(diǎn)后保留一位有效數(shù)字,中和反應(yīng)的化學(xué)方程式為H
3BO
3+NaOH═NaH
2BO
3+H
2O)。
(5)操作Z包括:
加熱濃縮
加熱濃縮
、
冷卻結(jié)晶
冷卻結(jié)晶
、過濾、洗滌、干燥。
(6)此工藝流程中提高硼酸產(chǎn)率措施有:
使用冰水洗滌
使用冰水洗滌
、
使用硼酸飽和溶液洗滌等
使用硼酸飽和溶液洗滌等
……