Question

【題目】硼氫化鈉(NaBH4)是應用廣泛、性能較好的還原劑，以硼酸、甲醇和氫化鈉(NaH)為原料可制得硼氫化鈉。某學習小組的同學欲利用下圖所示路線在實驗室合成硼氫化鈉。

I.氫化鈉的制備

已知NaH的化學反應活性很高，在潮濕的空氣中能自燃，與酸接觸即放出熱量和氫引發(fā)燃燒甚至爆炸。該小組的同學利用下圖中的裝置在實驗室制取NaH。

(1)NaH中氫元素的化合價為___________，NaH的電子式為___________。

(2)按氣流方向連接各儀器接口，順序為a→___________b→c(填接口字母)；連接裝置后進行實驗，在給裝置B加熱前，必須進行的一步操作是___________。

(3)裝置A中盛裝稀鹽酸的儀器名稱為___________，裝置D中應盛裝的試劑是___________。

(4)經(jīng)分析，該實驗裝置有一個明顯的不足是____________，解決此不足的措施是__________。

Ⅱ.硼氫化鈉的制備與純度測定

在攪拌加熱到220℃時，向盛裝NaH的縮合反應罐中加入硼酸三甲酯[B(OCH3)3]，升溫到260℃，充分反應后，經(jīng)過處理得到NaBH4和甲醇鈉。

(5)某同學欲通過測定硼氫化鈉與水反應生成氫氣的體積來測定硼氫化鈉產(chǎn)品的純度。

已知：NaH+H2O=H2↑+NaOH。

①硼氫化鈉與水反應可以產(chǎn)生大量氫氣和偏硼酸鈉，該反應方程式為___________。

②該同學用圖裝置測定硼氫化鈉產(chǎn)品的純度(雜質(zhì)只有氫化鈉)。裝置中a的作用是_________；稱取6.28g氫化鈉樣品，重復實驗操作三次，測得生成氣體的平均體積為13.44L(已折算為標準狀況)，則樣品中硼氫化鈉的純度為___________%(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】-1 g→f→d→e 檢驗H2的純度 分液漏斗 堿液 未防止空氣中的水蒸氣進入裝置B中 在裝置B之后連接一個干燥裝置 NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑ 平衡氣壓，便于液體順利滴下 85

【解析】

(1)根據(jù)Na的化合價為+1價，化合物中所有元素正負化合價代數(shù)和等于0分析；二者形成離子化合物，每種微粒達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；

(2)在A裝置中制取H2，通過D裝置除去H2中的HCl雜質(zhì)，再通過C裝置干燥，最后通過B裝置制取NaH；除雜、干燥的裝置的導氣管都是長進短出；由于H2是可燃性氣體，在加熱制取NaH前，首先要檢驗H2純度，然后再加熱；

(3)根據(jù)裝置圖中A的結(jié)構(gòu)判斷盛裝稀鹽酸的儀器名稱為；裝置D的作用是除去氫氣中的HCl雜質(zhì)，可根據(jù)HCl的性質(zhì)，確定其中應盛裝的試劑；

(4)根據(jù)NaH在潮濕的空氣中能自燃,結(jié)合裝置圖中各個裝置的作用可知缺少一個干燥裝置；缺少什么就及時補救什么裝置；

(5)①根據(jù)已知物質(zhì)和待求物質(zhì)結(jié)合質(zhì)量守恒定律書寫方程式；

②導管a起連通器的作用，根據(jù)其連接的位置、結(jié)合其作用分析；

稱取6.28g氫化鈉樣品，發(fā)生的反應可能有NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑、Na+H2O=NaOH+H2↑，由放出氫氣的體積計算氫氣的物質(zhì)的量，根據(jù)固體的質(zhì)量、H2的物質(zhì)的量，可計算出硼氫化鈉的質(zhì)量，最后可得其純度。

(1)在NaH中Na的化合價為+1價，由于在化合物中所有元素正負化合價代數(shù)和等于0，所有H為-1價；NaH為離子化合物，Na失去最外層電子形成Na+，H原子獲得1個電子形成H-，二者通過離子鍵結(jié)合，電子式為；

(2)在A裝置中用稀鹽酸與Zn反應制取H2，由于鹽酸具有揮發(fā)性，制取的H2中含有HCl、H2O，然后通過D裝置除去HCl氣體，再通過C裝置的濃硫酸對H2進行干燥，導氣管都是長進短出，這時就得到干燥、純凈的H2，將其通過B裝置，驅(qū)趕裝置內(nèi)的空氣，待排出的氣體為純凈的氫氣時，給裝置B加熱，發(fā)生反應：2Na+H22NaH；所以按氣流方向連接各儀器接口，順序為a→g→f→d→e→b→c；在給裝置B加熱前，必須進行的一步操作是檢驗從c排出的H2的純度；

(3)根據(jù)裝置圖可在儀器A是分液漏斗；裝置D目的是除去H2中的HCl雜質(zhì)，可根據(jù)HCl的水溶液顯酸性，用堿性物質(zhì)的水溶液如NaOH溶液來吸收除去HCl雜質(zhì)；

(4) NaH在潮濕的空氣中能自燃,根據(jù)(2)的分析中制取裝置各個部分的作用，可知還缺少一個防止空氣中的水蒸氣進入裝置B的裝置；解決此不足的措施是在裝置B之后連接一個干燥裝置；

(5)①由于硼氫化鈉與水反應可以產(chǎn)生大量氫氣和偏硼酸鈉，則該反應方程式為NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑；

②導管a起連通器的作用，使液面上下氣體壓強一致，這樣漏斗中的液體在重力作用下可以順利滴下。因此裝置中a的作用是平衡氣壓，便于液體順利滴下；

6.28g氫化鈉樣品，發(fā)生反應：NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑、NaH+H2O=NaOH+H2↑，放出氫氣的物質(zhì)的量為n(H2)= 13.44L÷22.4L/mol=0.6mol，假設NaBH4是物質(zhì)的量為x，NaH的物質(zhì)的量為y，則38x+24y=6.28g；4x+y=0.6，解得x=0.14mol，y=0.04mol，則樣品中硼氫化鈉的純度為=85%。