Question

I、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下:

已知: H₃BO₃在20°C、40°C、60°C、100°C时溶解度依次为5.0g、8.7g、14.8g、40.2 g。

(1)浸出渣除了CaSO₄外，还有_____________; (写化学式)

(2)“浸出液”显酸性，含H₃BO₃和Mg²⁺、SO, 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)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH₄)它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为____________

II、为了分析矿石中铁元素的含量，先将浸出液处理，使铁元素还原成Fe²⁺，再用KMnO₄标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式:5Fe²⁺ + MnO+ 8H⁺= 5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O

(5)滴定前是否要滴加指示剂?____________(填“是”或“否");

(6)达到滴定终点的标志是_____________________________________

(7)某同学称取4.000g样品，经处理后在容量瓶中配制成100mL溶液，移取25.00mL试样溶液，用1.000×10^-2mol/L KMnO₄标准溶液滴定。达到滴定终点时消耗标准溶液20.00 mL, 则样品中铁元素的质量分数是_________

Answer

SiO2 Fe3+、Fe2+、Al3+ H2O2+Fe2++2H+=2Fe3++2H2O 防止温度下降时，H3BO3从溶液中析出 否 滴入最后一滴高锰酸钾溶液，溶液呈浅红色，且30秒内不褪色 5.6%

【解析】

硼镁矿(2MgO•B2O3•H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、Al2O3)为原料生产硼酸，由流程可知，加硫酸浸取，SiO2不溶，CaO转化为微溶于水的CaSO4，所以浸出渣为SiO2和CaSO4，为防止H3BO3从溶液中析出，趁热过滤，此时滤液中的杂质离子有Mg2+、Fe3+、Fe2+、Al3+、SO，“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，母液中主要含有硫酸镁和硼酸。

(1)浸出渣除了CaSO4外，还有不溶于硫酸的SiO2；

(2)根据分析可知“除杂”时向浸出液中依次加入适量H2O2和MgO，除去的杂质离子为Fe3+、Fe2+、Al3+；双氧水可以把Fe2+氧化成更容易除去的Fe3+，离子方程式为H2O2+Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；

(3)根据题目信息可知硼酸的溶解度随温度升高而增大，所以热过滤的目的是：防止温度下降时，H3BO3从溶液中析出；

(4)NaBH4是由Na+和BH构成的离子化合物，电子式为；

(5)由于高锰酸根的水溶液显紫色，当亚铁离子完全反应后，再滴入高锰酸钾溶液会显浅红色，所以不需要滴加指示剂；

(6)根据(5)可知滴定终点现象为：滴入最后一滴高锰酸钾溶液，溶液呈浅红色，且30秒内不褪色；

(7)根据反应方程式可知，25.00mL试样溶液中n(Fe)=5×1.000×10-2mol/L×0.02L=1×10-3mol，则样品中n(Fe)==4×10-3mol，所以Fe元素的质量分数为=5.6%。