Question

8．硼鎂泥是硼鎂礦生產(chǎn)硼砂（Na₂B₄O₇•lOH₂O）時的廢渣，其主要成分是Mg0，還含有CaO、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、MnO、B₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)．以硼鎂泥為原料制取的七水硫酸鎂在印染、造紙和醫(yī)藥等工業(yè)上都有廣泛的應(yīng)用．硼鎂泥制取七水硫酸鎂的工藝流程如下：

（1）濾渣A能溶于氫氟酸，寫出其反應(yīng)的化學(xué)方程式SiO₂+4HF=SiF₄↑+2H₂O
（2）濾渣B中含有不溶于稀鹽酸的黑色固體，則濾渣B含有的成分有Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂，加MgO并煮沸的目的是調(diào)節(jié)pH，促進(jìn)Al³⁺、Fe³⁺完全水解生成氫氧化物沉淀而除去
（3）寫出加NaClO過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式Mn²⁺+ClO^-+H₂O═MnO₂↓+2H⁺+Cl^-；2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺═2Fe³⁺+Cl^-+H₂O
（4）趁熱過濾的目的是防止硫酸鎂在溫度降低時結(jié)晶析出
（5）因B₂O₃溶于硫酸，所以此法制備的七水硫酸鎂含有少量硼酸（H₃BO₃），硼酸與NaOH溶液反應(yīng)可制得硼砂，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式4H₃BO₃+2NaOH+3H₂O=Na₂B₄O₇•lOH₂O．失去結(jié)晶水的硼砂與金屬鈉、氫氣及石英砂一起反應(yīng)可制備有機(jī)化學(xué)中的“萬能還原劑--NaBH₄”和另一種鈉鹽，寫出其反應(yīng)的化學(xué)方程式Na₂B₄O₇•lOH₂O+16Na+8H₂+7SiO₂=4NaBH₄+7Na₂SiO₃．

Answer 1

分析 硼鎂泥主要成份是MgO，還有CaO、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、MnO、B₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)，加入硫酸，MgO、CaO、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、MnO、B₂O₃都和硫酸反應(yīng)，SiO₂不與硫酸反應(yīng)，次氯酸鈉具有強(qiáng)氧化性，加入的NaClO可與Mn²⁺反應(yīng)生成MnO₂，把亞鐵離子氧化成鐵離子，加MgO調(diào)節(jié)pH，溶液pH升高，鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，鋁離子形成氫氧化鋁沉淀，過濾，濾渣B含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂，蒸發(fā)濃縮濾液，趁熱過濾，濾渣C為硫酸鈣晶體，濾液中含鎂離子，除鈣后，只剩鎂離子，蒸發(fā)冷卻結(jié)晶得到硫酸鎂晶體．
（1）二氧化硅與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和水；
（2）根據(jù)流程分析判斷；加MgO調(diào)節(jié)pH除去鐵離子和鋁離子；
（3）NaClO溶液在加熱條件下將溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，溶液中含有Fe²⁺，具有還原性，可與NaClO發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（4）溫度較高時硫酸鎂不會析出；
（5）H₃BO₃與NaOH溶液反應(yīng)生成Na₂B₄O₇•lOH₂O；Na₂B₄O₇•lOH₂O與金屬鈉、氫氣及二氧化硅反應(yīng)生成NaBH₄和硅酸鈉．

解答 解：（1）濾渣A的成分是二氧化硅，二氧化硅與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和水，其反應(yīng)方程式為：SiO₂+4HF=SiF₄↑+2H₂O；
故答案為：SiO₂+4HF=SiF₄↑+2H₂O；
（2）由流程分析可知，濾渣B含有的成分有Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂；加MgO調(diào)節(jié)pH，鐵離子水解生成氫氧化鐵沉淀，鋁離子水解形成氫氧化鋁沉淀，從而除去溶液中的鐵離子和鋁離子；
故答案為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂；調(diào)節(jié)pH，促進(jìn)Al³⁺、Fe³⁺完全水解生成氫氧化物沉淀而除去；
（3）NaClO溶液在加熱條件下將溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，反應(yīng)的離子方程式為Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+2H⁺+Cl^-，溶液中含有Fe²⁺，具有還原性，可與NaClO發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，
故答案為：Mn²⁺+ClO^-+H₂O═MnO₂↓+2H⁺+Cl^-；2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺═2Fe³⁺+Cl^-+H₂O；
（4）溫度較高時硫酸鎂溶解度較大，硫酸鈣的溶解度較小，溫度越高，硫酸鈣溶解度越小，可以采用蒸發(fā)濃縮，趁熱過濾方法除去硫酸鈣，可以防止硫酸鎂在溫度降低時結(jié)晶析出；
故答案為：防止硫酸鎂在溫度降低時結(jié)晶析出；
（5）H₃BO₃與NaOH溶液反應(yīng)生成Na₂B₄O₇•lOH₂O，其反應(yīng)方程式為：4H₃BO₃+2NaOH+3H₂O=Na₂B₄O₇•lOH₂O；Na₂B₄O₇•lOH₂O與金屬鈉、氫氣及二氧化硅反應(yīng)生成NaBH₄和硅酸鈉，反應(yīng)方程式為：Na₂B₄O₇•lOH₂O+16Na+8H₂+7SiO₂=4NaBH₄+7Na₂SiO₃；
故答案為：4H₃BO₃+2NaOH+3H₂O=Na₂B₄O₇•lOH₂O；Na₂B₄O₇•lOH₂O+16Na+8H₂+7SiO₂=4NaBH₄+7Na₂SiO₃．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)制備工藝流程，為高考常見題型，涉及物質(zhì)的分離與提純、對原理與條件控制分析、鹽類水解等，關(guān)鍵是對工藝流程理解，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力．