Question

硼镁泥是硼镁矿生产硼砂(Na₂B₄O₇·10H₂O)时的废渣，其主要成分是MgO，还含有CaO、Al₂O₃、Fe₂O₃ 、FeO、MnO₂、B₂O₃、SiO₂等杂质。以硼镁泥为原料制取的七水硫酸镁在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用。硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：

（1）滤渣A能溶于氢氟酸，写出其反应的化学方程式              

（2）滤渣B中含有不溶于稀盐酸的黑色固体，则滤渣B含有的成分有      ，加MgO并煮沸的目的是                   

（3）写出加NaCl0过程中发生反应的离子方程式                   

（4）趁热过滤的目的是                  

（5）因B₂O₃溶于硫酸，所以此法制备的七水硫酸镁含有少量硼酸(H₃BO₃)，硼酸与NaOH溶液反应可制得硼砂，写出该反应的化学方程式              。失去结晶水的硼砂与金属钠、氢气及石英砂一起反应可制备有机化学中的“万能还原剂—— NaBH₄”和另一种钠盐，写出其反应的化学方程式           。

Answer

（1）SiO2 + 4HF =SiF4 ↑+ 2H2O；

（2）Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2；调节溶液的pH，促进Al3+、Fe3+水解生成沉淀而除去；

（3）Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-、2Fe2++ClO-++2H+=2Fe3++Cl-+H2O；

（4）防止MgSO4在温度低时结晶析出；

（5）4H3BO3+2NaOH+3H2O=Na2B4O7·10H2O；Na2B4O7+16Na+8H2+7SiO2=4NaBH4+7Na2SiO3。

【解析】

试题分析：向废渣M中加硫酸时SiO2不溶解，滤渣A为SiO2，NaClO具有氧化性，能将Fe2+氧化为Fe3+，加入氧化镁，调节pH可以查到Fe(OH)3、Al(OH)3生成沉淀，则沉淀B中除MnO2外还含有Fe(OH)3、Al(OH)3，加热煮沸的主要目的是促进Al3+、Fe3+水解，由于CaSO4的溶解度随温度的变化不大，而MgSO4在温度较高时易溶于水，趁热过滤利于分离硫酸钙和硫酸镁，并防止MgSO4在温度低时结晶析出，所以过滤Ⅲ需趁热过滤，过滤得到的沉淀C为CaSO4•2H2O或CaSO4，滤液中主要含硫酸镁，然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到MgSO4•7H2O。

（1）滤渣A中含有二氧化硅，能溶于氢氟酸，反应的化学方程式为SiO2 + 4HF =SiF4 ↑+ 2H2O，故答案为：SiO2 + 4HF =SiF4 ↑+ 2H2O；

（2）根据上述分析，滤渣B中含有不溶于稀盐酸的黑色固体是二氧化锰，滤渣B中含有Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2；加MgO并煮沸的目的是调节溶液的pH，促进Al3+、Fe3+水解生成沉淀而除去，故答案为：Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2；调节溶液的pH，促进Al3+、Fe3+水解生成沉淀而除去；

（3）NaClO溶液在加热条件下将溶液中的Mn2+氧化成MnO2，将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-，2Fe2++ClO-++2H+=2Fe3++Cl-+H2O，故答案为：Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-、2Fe2++ClO-++2H+=2Fe3++Cl-+H2O；

（4）趁热过滤的目的是防止MgSO4在温度低时结晶析出，故答案为：防止MgSO4在温度低时结晶析出；

（5）硼酸与NaOH溶液反应可制得硼砂(Na2B4O7·10H2O)，反应的化学方程式为4H3BO3+ 2NaOH + 3 H2O = Na2B4O7·10H2O，失去结晶水的硼砂与金属钠、氢气及石英砂一起反应可生成NaBH4和另一种钠盐，根据质量守恒定律，另一种钠盐为硅酸钠，反应的化学方程式为Na2B4O7+16Na+8H2+7SiO2=4NaBH4+7Na2SiO3，故答案为：4H3BO3+ 2NaOH + 3 H2O = Na2B4O7·10H2O；Na2B4O7+16Na+8H2+7SiO2=4NaBH4+7Na2SiO3。

考点：考查了制备实验方案的设计；物质的分离、提纯和除杂的相关知识。