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硼酸(H3BO3)大量应用于玻璃制造行业,以硼镁矿(含2MgO•B2O3•H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如下(图1):已知:H3BO3在20℃、40℃、60℃、100℃时的溶解度依
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硼酸(H3BO3)大量应用于玻璃制造行业,以硼镁矿(含2MgO•B2O3•H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如下(图1):
已知:H3BO3在20℃、40℃、60℃、100℃时的溶解度依次为5.0g、8.7g、14.8g、40.2g.Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4.
(1)由于矿粉中含CaCO3,“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器溢出,故应分批加入H2SO4.该反应的化学方程式为______.
(2)“浸出液”显酸性,含H3BO3和Mg2+、SO42-,还含有Fe3+、Fe2+、Ca2+、Al3+等杂质.“除杂”时向浸出液中依次加入适量H2O2和MgO,除去的杂质离子是______.H2O2的作用是______(用离子方程式表示).
(3)“浸取”后,采用“热过滤”的目的是______.
(4)“母液”可用于回收硫酸镁,已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如图2,且溶液的沸点随压强增大而升高.为了从“母液”中充分回收MgSO4•H2O,应采取的措施是将“母液”蒸发浓缩,______.
已知:H3BO3在20℃、40℃、60℃、100℃时的溶解度依次为5.0g、8.7g、14.8g、40.2g.Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4.
(1)由于矿粉中含CaCO3,“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器溢出,故应分批加入H2SO4.该反应的化学方程式为______.
(2)“浸出液”显酸性,含H3BO3和Mg2+、SO42-,还含有Fe3+、Fe2+、Ca2+、Al3+等杂质.“除杂”时向浸出液中依次加入适量H2O2和MgO,除去的杂质离子是______.H2O2的作用是______(用离子方程式表示).
(3)“浸取”后,采用“热过滤”的目的是______.
(4)“母液”可用于回收硫酸镁,已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如图2,且溶液的沸点随压强增大而升高.为了从“母液”中充分回收MgSO4•H2O,应采取的措施是将“母液”蒸发浓缩,______.
▼优质解答
答案和解析
(1)CaCO3与硫酸反应生成二氧化碳、硫酸钙和水,该反应的化学方程式为:CaCO3 (粉末)+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2↑;
故答案为:CaCO3 (粉末)+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2↑;
(2)加适量H2O2把Fe2+氧化为Fe3+,所以H2O2的作用是:H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O,加MgO调节PH,使Fe3+、Al3+转化为沉淀而除去,所以除去的离子有Fe3+、Fe2+、Al3+;
故答案为:Fe3+、Fe2+、Al3+;H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O;
(3)有题目信息可知:H3BO3的溶解度随温度的升高而增大,所以要采用“热过滤”,以防温度下降时H3BO3从溶液中析出;
故答案为:防止温度下降时H3BO3从溶液中析出;
(4)根据图2可知温度越高MgSO4•H2O的溶解度越小,由于溶液的沸点随压强增大而升高,为了防止溶液沸腾,应该在较高的压强条件下加热,使MgSO4•H2O结晶析出,
故答案为:加压升温结晶.
故答案为:CaCO3 (粉末)+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2↑;
(2)加适量H2O2把Fe2+氧化为Fe3+,所以H2O2的作用是:H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O,加MgO调节PH,使Fe3+、Al3+转化为沉淀而除去,所以除去的离子有Fe3+、Fe2+、Al3+;
故答案为:Fe3+、Fe2+、Al3+;H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O;
(3)有题目信息可知:H3BO3的溶解度随温度的升高而增大,所以要采用“热过滤”,以防温度下降时H3BO3从溶液中析出;
故答案为:防止温度下降时H3BO3从溶液中析出;
(4)根据图2可知温度越高MgSO4•H2O的溶解度越小,由于溶液的沸点随压强增大而升高,为了防止溶液沸腾,应该在较高的压强条件下加热,使MgSO4•H2O结晶析出,
故答案为:加压升温结晶.
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