Question

13．氮化硼（BN）是一種重要的功能陶瓷材料，以天然硼砂為起始物，經(jīng)過一系列反應(yīng)可以得到BN，如圖1所示：
Ⅰ．由H₃BO₃制備B₂O₃的化學(xué)方程式是2H₃BO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$B₂O₃+3H₂O；
Ⅱ．某實(shí)驗(yàn)小組利用上述反應(yīng)原理（B₂O₃+2NH₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 2BN+3H₂O）和如圖2裝置制備氮化硼．已知：BN高溫下能被空氣氧化，不溶于水；B₂O₃難溶于冷水但可溶于熱水．
（1）連接好裝置后，在各連接處涂抹肥皂水，然后通入N₂檢查氣密性．證明氣密性良好的現(xiàn)象是將裝置最后的出口導(dǎo)管堵塞，通氮?dú)夂蟾鬟B接處是沒有肥皂泡出現(xiàn)；通入N₂的另一作用是排除裝置中的空氣．
（2）瓶B中裝有硫酸溶液，作用是吸收氨氣，防止污染空氣．
（3）反應(yīng)結(jié)束時(shí)，關(guān)閉電爐和活塞K，并立即用彈簧夾夾緊A、B之間的橡皮管，直至電爐冷卻之后再轉(zhuǎn)移產(chǎn)物．若沒有夾緊橡皮管可能觀察到的現(xiàn)象是硫酸溶液發(fā)生倒吸．
（4）欲除去產(chǎn)物中未反應(yīng)的B₂O₃并得到純凈的BN固體，實(shí)驗(yàn)操作過程是粗產(chǎn)品加入適量的熱水，充分?jǐn)嚢韬蟪脽徇^濾，用熱水洗滌濾渣2～3次，烘干．

Answer 1

分析 Ⅰ．根據(jù)元素守恒可知，H₃BO₃受熱分解生成B₂O₃和水；
Ⅱ．（1）利用裝置中產(chǎn)生的壓強(qiáng)，如果接口密封性不好，會(huì)產(chǎn)生氣泡，BN高溫下能被空氣氧化，用氮?dú)饪膳懦�裝置中的空氣，以免對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生干擾；
（2）反應(yīng)的尾氣中有未反應(yīng)的氨氣，會(huì)污染空氣；
（3）BN高溫下能被空氣氧化，所以產(chǎn)物質(zhì)要冷卻后才能轉(zhuǎn)移，氨氣極易溶于水，據(jù)此答題；
（4）根據(jù)BN高溫下能被空氣氧化，不溶于水；B₂O₃難溶于冷水但可溶于熱水來選取操作方法；

解答 解：Ⅰ．根據(jù)元素守恒可知，H₃BO₃受熱分解生成B₂O₃和水，反應(yīng)方程式為2H₃BO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$B₂O₃+3H₂O，
故答案為：2H₃BO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$B₂O₃+3H₂O；
Ⅱ．（1）證明氣密性良好的現(xiàn)象是將裝置最后的出口導(dǎo)管堵塞，通氮?dú)夂蟾鬟B接處是沒有肥皂泡出現(xiàn)，BN高溫下能被空氣氧化，用氮?dú)饪膳懦�裝置中的空氣，以免對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生干擾，所以反應(yīng)前要排除裝置中的空氣，
故答案為：將裝置最后的出口導(dǎo)管堵塞，通氮?dú)夂蟾鬟B接處是沒有肥皂泡出現(xiàn)；排除裝置中的空氣；
（2）反應(yīng)的尾氣中有未反應(yīng)的氨氣，會(huì)污染空氣，所以瓶B中裝有硫酸溶液，作用是吸收氨氣，防止污染空氣，
故答案為：吸收氨氣，防止污染空氣；
（3）BN高溫下能被空氣氧化，所以產(chǎn)物質(zhì)要冷卻后才能轉(zhuǎn)移，所以反應(yīng)結(jié)束時(shí)，要等電爐冷卻之后再轉(zhuǎn)移產(chǎn)物，氨氣極易溶于水，若沒有夾緊橡皮管可能觀察到硫酸溶液發(fā)生倒吸，
故答案為：電爐冷卻之后；硫酸溶液發(fā)生倒吸；
（4）BN高溫下能被空氣氧化，不溶于水；B₂O₃難溶于冷水但可溶于熱水，所以將粗產(chǎn)品加入適量的熱水，充分?jǐn)嚢韬蟪脽徇^濾，用熱水洗滌濾渣2～3次，烘干即可得到較純凈的氮化硼，
故答案為：粗產(chǎn)品加入適量的熱水，充分?jǐn)嚢韬蟪脽徇^濾，用熱水洗滌濾渣2～3次，烘干．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)制備方案的設(shè)計(jì)，此種類型是考試的熱點(diǎn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)要根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x取實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)藥品，題目難度中等，注意實(shí)驗(yàn)基本操作和元素化合物質(zhì)知識(shí)的靈活運(yùn)用．