Question

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·H ₂O、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：

已 知 ：H₃BO₃+H₂O H⁺+B(OH)，K_a = 5.81×10 ⁻¹⁰

（1）“吸收”过程中反应的化学方程式为_________________________________。

（2）“滤渣 1”的主要成分有_____。

（3）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____________________________。

（4）在“过滤 2”前，将溶液 pH 调节至 3.5，目的是_____。

（5）在“沉镁”中生成 Mg(OH)₂·MgCO₃ 沉淀的离子方程式为________________________________________________。

Answer

NH4HCO3+NH3=(NH4)2CO3 Fe2O3、Al2O3、SiO2 KSCN溶液 转化为H3BO3，促进析出
2Mg2++3CO32-+2H2O=Mg(OH)2∙MgCO3↓+2HCO3-

【解析】

由流程可知，硼镁矿粉经硫酸铵溶液溶浸后，产生的气体为氨气，经过滤1后，调节滤液的pH为3.5，再经过滤2，可以得到的滤渣是硼酸；氨气用碳酸氢铵溶液吸收后，所得混合液与过滤2的滤液混合可以得到碱式碳酸镁沉淀，该沉淀可以制备轻质氧化镁。

（1）“吸收”过程中，氨气与碳酸氢铵溶液反应生成碳酸铵，该反应的化学方程式为NH4HCO3+NH3=(NH4)2CO3。

（2）硼镁矿粉经硫酸铵溶液溶浸后，由于硫酸铵溶液呈酸性，Mg2B2O5·H2O与其反应生成硼酸、硫酸镁和氨气，Fe2O3、Al2O3、SiO2不与硫酸铵溶液发生反应，故 “滤渣 1”的主要成分有Fe2O3、Al2O3、SiO2。

（3）Fe3+与KSCN溶液可以发生反应，生成物为可溶于水的红色物质，因此，可选用KSCN溶液检验“过滤 1”后的滤液中是否含有Fe3+离子。

（4）在“过滤 2”前，溶液中有硼酸，由于硼酸为一元弱酸，因此，将溶液 pH 调节至 3.5的目的是将B（OH）4-转化为B（OH）3，并促进其析出。

（5）在“沉镁”中，碳酸铵与硫酸镁溶液反应生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀，该反应的离子方程式为2Mg2++3CO32-+2H2O=Mg(OH)2∙MgCO3↓+2HCO3-。