Question

硼位于ⅢA族，三鹵化硼是物質(zhì)結(jié)構(gòu)化學(xué)的研究熱點(diǎn)，也是重要的化工原料。三氯化硼(BCl3)可用于制取乙硼烷(B2H6)，也可作有機(jī)合成的催化劑。

【查閱資料】 ①BCl3的沸點(diǎn)為12.5 ℃，熔點(diǎn)為－107.3 ℃；②2B＋6HCl2BCl3↑＋3H2↑；③硼與鋁的性質(zhì)相似，也能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。

【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】　某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示裝置制備三氯化硼：

 

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)常溫下，高錳酸鉀固體粉末與濃鹽酸發(fā)生的反應(yīng)可替代A裝置中的反應(yīng)，兩個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物中錳的價(jià)態(tài)相同。寫(xiě)出高錳酸鉀固體粉末與濃鹽酸反應(yīng)的離子方程式：_______________________。

(2)E裝置的作用是_______________________________________。

如果拆去B裝置，可能的后果是_______________________________________

_________________________。

(3)寫(xiě)出D裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____________________________

實(shí)驗(yàn)中可以用一個(gè)盛裝________(填試劑名稱)的干燥管代替F＋G裝置，使實(shí)驗(yàn)更簡(jiǎn)便。

(4)三氯化硼遇水劇烈反應(yīng)生成硼酸(H3BO3)和白霧，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________；

實(shí)驗(yàn)室保存三氯化硼的注意事項(xiàng)是__________________________________。

(5)為了順利完成實(shí)驗(yàn)，正確的操作是________(填序號(hào))，并解釋原因：________。

①先點(diǎn)燃A處酒精燈，后點(diǎn)燃D處酒精燈

②先點(diǎn)燃D處酒精燈，后點(diǎn)燃A處酒精燈

③同時(shí)點(diǎn)燃A、D處酒精燈

(6)請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證制得的產(chǎn)品中是否含有硼粉：

________________________________________________________________。

 

Answer 1

(1)2MnO4—＋10Cl－＋16H＋=2Mn2＋＋8H2O＋5Cl2↑

(2)冷卻和收集三氯化硼　硼粉與氯化氫反應(yīng)生成的產(chǎn)物中有氫氣，加熱氫氣與氯氣的混合氣體，易發(fā)生爆炸

(3)2B＋3Cl22BCl3　堿石灰

(4)BCl3＋3H2O=H3BO3＋3HCl↑　密封保存

(5)①　排盡裝置中的空氣，避免氧氣與硼粉反應(yīng)生成B2O3

(6)取少量樣品于試管中，滴加濃氫氧化鈉溶液，若有氣泡產(chǎn)生，則樣品中含有硼粉；若無(wú)氣泡產(chǎn)生，則樣品中無(wú)硼粉

【解析】本實(shí)驗(yàn)屬于物質(zhì)制備與檢驗(yàn)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，涉及制備氣體、凈化氣體、干燥氣體和尾氣處理。(1)見(jiàn)答案。(2)三氯化硼的沸點(diǎn)低，易揮發(fā)，需要冷卻產(chǎn)品。B裝置的作用是吸收Cl2中混有的HCl，由題給資料知，硼與氯化氫反應(yīng)生成的產(chǎn)物中有氫氣，加熱氫氣和氯氣的混合氣體，易發(fā)生爆炸。(3)硼與氯氣在加熱條件下反應(yīng)生成三氯化硼。F裝置用于吸收水蒸氣，避免G裝置中的水蒸氣進(jìn)入U形管。G裝置可以盛裝氫氧化鈉溶液吸收尾氣，故實(shí)驗(yàn)中可以用一個(gè)盛裝堿石灰的干燥管來(lái)代替F＋G裝置。(4)因硼與鋁的性質(zhì)相似，硼酸的化學(xué)式為H3BO3，類似鋁酸(H3AlO3)。因三氯化硼遇水能反應(yīng)，故實(shí)驗(yàn)室應(yīng)密封保存三氯化硼。(5)若不先排盡裝置中的空氣，O2會(huì)與硼反應(yīng)：4B＋3O22B2O3。(6)由題給材料知硼與氫氧化鈉溶液反應(yīng)：2B＋2H2O＋2NaOH=2NaBO2＋3H2↑，三氯化硼溶于氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)：BCl3＋4NaOH=NaBO2＋2H2O＋3NaCl。