Question

【題目】硼酸和硫酸鎂是重要的化工原料。以硼鐵混精礦[主要成分為MgBO2（OH）、UO2和Fe3O4，還有少量的Fe2O3、FeO、SiO2]為原料制備硼酸和硫酸鎂的工藝流程如下：

已知：①UO22＋在pH為4－5的溶液中生成UO2（OH）2沉淀；②Fe2＋和Fe3＋沉淀完全的pH分別為9.7、3.7。

（1）酸浸過程中MgBO2（OH）與硫酸反應(yīng)的離子方程式為_____。

（2）酸浸過程中加入H2O2的目的是______（寫出兩條），濾渣1的主要成分是___（填化學(xué)式）。

（3）試劑1最好選擇_____（填化學(xué)式）。若調(diào)節(jié)溶液pH前，溶液中c（Mg2＋）＝0.2 mol/L，當(dāng)溶液pH調(diào)至5時(shí)，UO2＋沉淀完全，此時(shí)是否有Mg（OH）2沉淀生成____。{通過計(jì)算說明，Ksp[Mg（OH）2]＝5.6×10－12}

（4）操作1的名稱是_____。

（5）MgSO4·H2O加熱脫水可以得無水MgSO4，那么MgCl2·6H2O晶體直接加熱___（填“能”或“不能”）得到無水MgCl2，理由是_______。

（6）已知：H2CO3的Ka1＝4.4×10－7，Ka2＝4.7×10－11；H3BO3的Ka＝5.8×10－10。向碳酸鈉溶液里逐滴加入硼酸溶液____（填“有”或“無”）氣泡產(chǎn)生，理由是____。

Answer 1

【答案】MgBO2(OH)+2H+=Mg2++H3BO3 將Fe2+氧化為Fe3+，將UO2氧化成UO22+便于后續(xù)過程除去 SiO2 MgO或者Mg(OH)2或者MgCO3 c(Mg2+)×c2(OH-)=0.2×(10-9)2=2×10-19＜Ksp[Mg (OH) 2]=5.6×10-12，因此不會(huì)產(chǎn)生Mg (OH) 2沉淀 趁熱過濾 不能 加熱時(shí)促進(jìn)了MgCl2的水解，最終得到氫氧化鎂、氧化鎂或堿式碳酸鎂 無 硼酸的酸性比碳酸弱

【解析】

用硫酸酸化的H2O2溶解硼鐵混精礦，其中SiO2不溶于水和酸，經(jīng)過濾可除去，所得濾液中主要含有UO22＋、Fe3+、Mg2+及H3BO3，用MgO或者Mg(OH)2或者MgCO3調(diào)節(jié)溶液pH，使溶液中Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，并經(jīng)過濾得濾渣2，將濾液蒸發(fā)、濃縮，趁熱過濾，獲得MgSO4·H2O晶體析出，將濾液冷卻結(jié)晶，過濾可得粗硼酸，據(jù)此分析解題。

(1)酸浸過程中MgBO2(OH)與硫酸反應(yīng)，生成硼酸和硫酸鎂，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MgBO2(OH)+2H+=Mg2++H3BO3；

(2)酸浸過程中加入H2O2，利用H2O2的氧化性，將Fe2+氧化為Fe3+，同時(shí)將UO2氧化成UO22+便于后續(xù)過程除去；SiO2不溶于水和酸，則濾渣1的主要成分是SiO2；

(3)添加試劑1是調(diào)節(jié)溶液pH，則試劑1能與酸反應(yīng)，且不引入新的雜質(zhì)，故最好選擇MgO或者Mg(OH)2或者MgCO3；c(Mg2＋)＝0.2 mol/L，當(dāng)溶液pH調(diào)至5時(shí)，c(OH-)=1×10-9mol/L，則c(Mg2+)×c2(OH-)=0.2×(10-9)2=2×10-19＜Ksp[Mg (OH) 2]=5.6×10-12，因此不會(huì)產(chǎn)生Mg (OH) 2沉淀。

(4)結(jié)合以上分析可知，將濾液蒸發(fā)、濃縮，趁熱過濾，獲得MgSO4·H2O晶體析出，所以操作1的名稱是趁熱過濾；

(5)MgCl2能水解生成Mg (OH) 2和HCl，MgCl2·6H2O晶體直接加熱時(shí)，促進(jìn)Mg2+水解，且HCl揮發(fā)，則最終得到氫氧化鎂、氧化鎂或堿式碳酸鎂，而不能得到無水MgCl2；

(6)已知：H2CO3的Ka1＝4.4×10－7，Ka2＝4.7×10－11；H3BO3的Ka＝5.8×10－10，則硼酸的酸性介于H2CO3和HCO3-之間，根據(jù)強(qiáng)酸制弱酸的原理，向碳酸鈉溶液里逐滴加入硼酸溶液只能生成NaHCO3和NaBO3，無碳酸生成，即無氣泡產(chǎn)生。