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硼酸(H3BO3)大量应用于玻璃制造行业,以硼镁矿(2MgO.B2O3.H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如图1:表一:硼酸在不同温度下的溶解度(s)温度20
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硼酸(H3BO3)大量应用于玻璃制造行业,以硼镁矿(2MgO.B2O3.H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、Al2O3 )为原料生产硼酸的工艺流程如图1:
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表一:硼酸在不同温度下的溶解度(s)
表二:金属阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时(c≤1.0×10-5mol•L-1)的pH
(1)写出2MgO•B2O3•H2O浸取生成H3BO3的化学方程式:___;
(2)除杂操作过程中加入MgO调节溶液pH的目的___;
(3)“浸取”后,采用“热过滤”的目的是___,浸出渣的成分___;
(4)根据题中所给条件计算Fe(OH)3的Kap值___;
(5)“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所示,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,应采取的操作是___.
a.加压升温结晶b.降温结晶c.蒸发结晶.
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表一:硼酸在不同温度下的溶解度(s)
温度 | 20℃ | 40℃ | 60℃ | 100℃ |
溶解度(s) | 5.0g | 8.7g | 14.8g | 40.2g |
金属阳离子 | Fe3+ | Al3+ | Fe2+ | Mg2+ |
pH | 3.0 | 5.2 | 9.7 | 12.4 |
(2)除杂操作过程中加入MgO调节溶液pH的目的___;
(3)“浸取”后,采用“热过滤”的目的是___,浸出渣的成分___;
(4)根据题中所给条件计算Fe(OH)3的Kap值___;
(5)“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所示,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,应采取的操作是___.
a.加压升温结晶b.降温结晶c.蒸发结晶.
▼优质解答
答案和解析
由流程可知,加硫酸溶解只有SiO2不溶,CaO转化为微溶于水的CaSO4,趁热过滤,防止H3BO3从溶液中析出,“除杂”需先加H2O2溶液,将亚铁离子转化为铁离子,再加入MgO调节溶液的pH约为5.2,使铁离子、铝离子均转化为沉淀,则滤渣为氢氧化铝、氢氧化铁,然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离出H3BO3,
(1)根据元素守恒可写知2MgO•B2O3•H2O浸取生成H3BO3的化学方程式为2MgO•B2O3•H2O+2H2SO4=2MgSO4+2H3BO3,
故答案为:2MgO•B2O3•H2O+2H2SO4=2MgSO4+2H3BO3;
(2)浸出液中有Al3+、Fe3+杂质,需要通过调节溶液pH值除去杂质且不引入新的杂质,所以加入MgO调节溶液pH的目的是除去溶液中的Al3+、Fe3+杂质,
故答案为:除去溶液中的Al3+、Fe3+杂质;
(3)由题目信息可知: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,加硫酸溶解只有SiO2不溶,CaO转化为微溶于水的CaSO4,所以浸出渣的成分是SiO2、CaSO4,
故答案为:防止温度下降时H3BO3从溶液中析出;SiO2、CaSO4;
(4)根据题中所给条件,氢氧化物形式完全沉淀时(c≤1.0×10-5mol•L-1),pH=3.0,此时溶液中c(OH-)=10-11,所以Fe(OH)3的Ksp=c(Fe3+)•c3(OH-)=1.0×10-5×(10-11)3=1×10-38,
故答案为:1×10-38;
(5)根据MgSO4.H2O的溶解度随温度变化的曲线可知,温度越高,MgSO4.H2O溶解度越小,所以从“母液”中充分回收 MgSO4.H2O,应采取加压升温结晶的方法,
故选a.
(1)根据元素守恒可写知2MgO•B2O3•H2O浸取生成H3BO3的化学方程式为2MgO•B2O3•H2O+2H2SO4=2MgSO4+2H3BO3,
故答案为:2MgO•B2O3•H2O+2H2SO4=2MgSO4+2H3BO3;
(2)浸出液中有Al3+、Fe3+杂质,需要通过调节溶液pH值除去杂质且不引入新的杂质,所以加入MgO调节溶液pH的目的是除去溶液中的Al3+、Fe3+杂质,
故答案为:除去溶液中的Al3+、Fe3+杂质;
(3)由题目信息可知: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,加硫酸溶解只有SiO2不溶,CaO转化为微溶于水的CaSO4,所以浸出渣的成分是SiO2、CaSO4,
故答案为:防止温度下降时H3BO3从溶液中析出;SiO2、CaSO4;
(4)根据题中所给条件,氢氧化物形式完全沉淀时(c≤1.0×10-5mol•L-1),pH=3.0,此时溶液中c(OH-)=10-11,所以Fe(OH)3的Ksp=c(Fe3+)•c3(OH-)=1.0×10-5×(10-11)3=1×10-38,
故答案为:1×10-38;
(5)根据MgSO4.H2O的溶解度随温度变化的曲线可知,温度越高,MgSO4.H2O溶解度越小,所以从“母液”中充分回收 MgSO4.H2O,应采取加压升温结晶的方法,
故选a.
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