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【2019全国一NO.26】硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料,广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下:

无机材料科学基础第14章答案(19年全国一卷工艺流程)(1)

回答下列问题:

(1)在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉,产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_________。

(2)“滤渣1”的主要成分有 。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3 离子,可选用的化学试剂是_________。

(3)根据H3BO3的解离反应:H3BO3 H2O≒H B(OH)−4,Ka=5.81×10−10,可判断H3BO3是______酸;在“过滤2”前,将溶液pH调节至3.5,目的是_______________。

(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为__________,母液经加热后可返回___________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_________。

【答案】(1)NH4HCO3 NH3(NH4)2CO3(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3 KSCN

(3)一元弱 转化为H3BO3,促进析出(4)2Mg2 3CO32- 2H2OMg(OH)2·MgCO3↓

2HCO3-(或2Mg2 2CO32- H2OMg(OH)2·MgCO3↓ CO2↑) 溶浸 高温焙烧

【解析】(1)根据流程图知硼镁矿粉中加入硫酸铵溶液产生的气体为氨气,用碳酸氢铵溶液吸收,反应方程式为:NH3 NH4HCO3=(NH4)2CO3;

(2)滤渣I为不与硫酸铵溶液反应的Fe2O3、Al2O3、SiO2;检验Fe3 ,可选用的化学试剂为KSCN;

(3)由硼酸的离解方程式知,硼酸在水溶液中是通过与水分子的配位作用产生氢离子,而三价硼原子最多只能再形成一个配位键,且硼酸不能完全解离,所以硼酸为一元弱酸;在“过滤2”前,将溶液pH调节至3.5,目的是将B(OH)−4转化为H3BO3,并促进H3BO3析出;

(4)沉镁过程中用碳酸铵溶液与Mg2 反应生成Mg(OH)2∙MgCO3,沉镁过程离子反应为:2Mg2 2H2O 3CO32-=Mg(OH)2∙MgCO3↓ 2HCO3-;母液加热分解后生成硫酸铵溶液,可以返回“溶浸”工序循环使用;碱式碳酸镁不稳定,高温下可以分解,故由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是高温焙烧。

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