Question

硼镁泥是硼镁矿生产硼砂(Na₂B₄O₇·lOH₂O)时的废渣，其主要成分是MgO，还含有CaO、Al₂O₃、Fe₂O₃ 、FeO、MnO、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=2H2O＋SiF4↑（2）Al(OH)3、Fe(OH)3、MnO2；调节溶液pH，促进Al3＋、Fe3＋完全水解生成氢氧化物沉淀而除去（3）Mn2＋＋ClO－＋H2O=MnO2↓＋Cl－＋2H＋、

2Fe2＋＋ClO－＋2H＋=2Fe3＋＋Cl－＋H2O （4）防止MgSO4在温度降低时结晶析出（5）4H3BO3＋2NaOH＋3H2O=Na2B4O7·10H2O；Na2B4O7＋16Na＋8H2＋7SiO2=4NaBH4＋7Na2SiO3

【解析】

试题分析：（1）二氧化硅与硫酸不反应，则滤渣A是二氧化硅，二氧化硅与氢氟酸反应的化学方程式为SiO2＋4HF=2H2O＋SiF4↑。

（2）加入硫酸后所得滤液中含有铁离子、亚铁离子、镁离子、钙离子、锰离子等，加入次氯酸钠，把亚铁离子氧化为铁离子，利用氧化镁调节溶液的pH，使铁离子、铝离子完全沉淀为氢氧化铁和氢氧化铝，滤渣B中含有不溶于稀盐酸的黑色固体，这说明还有二氧化锰产生，则滤渣B含有的成分有Al(OH)3、Fe(OH)3、MnO2；根据以上分析可知加MgO并煮沸的目的是调节溶液pH，促进Al3＋、Fe3＋完全水解生成氢氧化物沉淀而除去。

（3）根据以上分析可知加入NaClO过程中发生反应的离子方程式为Mn2＋＋ClO－＋H2O=MnO2↓＋Cl－＋2H＋和2Fe2＋＋ClO－＋2H＋=2Fe3＋＋Cl－＋H2O。

（4）由于硫酸钙的溶解度随温度的升高而减小，则趁热过滤的目的是防止MgSO4在温度降低时结晶析出。

（5）硼酸与NaOH溶液反应可制得硼砂，该反应的化学方程式为4H3BO3＋2NaOH＋3H2O=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制备有机化学中的“万能还原剂——NaBH4”和另一种钠盐，根据原子守恒可知钙钠盐使硅酸钠，因此反+科+网Z+X+X+K]应的化学方程式为Na2B4O7＋16Na＋8H2＋7SiO2=4NaBH4＋7Na2SiO3。

【考点定位】本题主要是考查物质制备工艺流程图分析

【名师点晴】近几年高考化学工艺流程题属于热点体系。工艺流程题，顾名思议，就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。该类试题的答题关键是要明确实验目的，理解装置的作用以及工艺流程的原理，吸收题目新信息并且能加以灵活运用，在高考中就一定会大获全胜。工艺流程题设问的地方有：反应速率与平衡理论的运用；氧化还原反应的判断、方程式书写；利用控制pH分离除杂；利用溶解度分离；常用的分离方法、实验操作；流程中的物质转化和循环；绿色化学评价；电化学；计算产量、产率、产品纯度等。