Question

硼酸（H₃BO₃）为白色粉末状结晶，大量用于玻璃工业，可以改善玻璃制品的耐热、透明性能，提高机械强度，缩短熔融时间。以铁硼矿（主要成分为Mg₂B₂O₅·H₂O和Fe₃O₄，还有少量Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃和SiO₂等）为原料制备硼酸的工艺流程如下（部分操作和条件略）：

I．向铁硼矿粉中加入过量稀H₂SO₄，过滤；

Ⅱ．向滤液中加入过量双氧水，再调节溶液的pH约为5；

Ⅲ．过滤，将所得滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得粗硼酸和含镁盐的母液；

Ⅳ．粗硼酸精制得硼酸。

已知：生成氢氧化物沉淀的pH

	Al（OH）3	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Mg（OH）2
开始沉淀时	3.8	5.8	2.2	10.6
完全沉淀时	4.7	8.3	4．0	12

注：金属离子的起始浓度为0．01 mol·L^-1

请回答：

（1）写出Mg₂B₂O₅·H₂O与硫酸反应的化学方程式：___________。

（2）为提高步骤I中的反应速率，可采取的措施有_________________（写出两条）。

（3）步骤Ⅱ的目的是_______________________。

（4）“粗硼酸”中的主要杂质是 ___________________。

Answer

（1）Mg2B2O5·H2O+2H2SO4＝2MgSO4+2H3BO3；

（2）升高温度、适当增大硫酸的浓度或减小铁硼矿粉的粒径等；

（3）将Fe2+氧化为Fe3+，使Al3+和Fe3+沉淀完全；（4）MgSO4 。

【解析】

试题分析：（1）根据铁硼矿的成分以及强酸制取弱酸，发生的反应有：Mg2B2O5·H2O ＋ 2H2SO4 = 2MgSO4 ＋ 2H3BO3 ，Fe3O4 ＋ 4H2SO4 = FeSO4 ＋ Fe2(SO4)3 ＋ 4H2O ，Fe2O3 ＋ 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 ＋ 3H2O ，FeO ＋ H2SO4 = FeSO4 ＋ H2O ，Al2O3 ＋ 3H2SO4 = Al2(SO4)3 ＋ 3H2O；（2）根据影响化学反应速率的因素，可以提高温度、适当增加硫酸溶液的浓度、减小铁硼矿粉的粒径等；（3）根据生成氢氧化物沉淀的pH，加入双氧水的目的，把Fe2＋氧化成Fe3＋，然后调节pH使Al3＋和Fe3＋转化成Al(OH)3和Fe(OH)3，除去杂质；（4）根据流程以及（1）的反应，含有杂质为MgSO4。

考点：考查化学流程、元素及其化合物的性质等知识。