Question

【題目】三氯化硼(BCl3)是一種重要的化工原料。實驗室制備BCl3的原理B2O3+3C+3Cl22BCl3+3CO，某實驗小組利用干燥的氯氣和下列裝置(裝置可重復使用)制備BCl3并驗證反應中有CO生成。(已知：BCl3的熔點為-107.3℃，沸點為12.5℃；硝基苯的密度比水大)。請回答下列問題：

實驗Ⅰ：制備BCl3并驗證產物CO

(1)該實驗裝置中合理的連接順序為G→______→______→______→______→F→D→I；其中裝置E的作用是______。

(2)BCl3接觸潮濕空氣時會形成白霧，請寫出該反應的化學方程式______。

(3)能證明反應中有CO生成的現象是______。

實驗Ⅱ：產品中氯含量的測定

①準確稱取少許m g產品，置于蒸餾水中完全水解，并配成100 mL溶液。

②取10.00 mL溶液于錐形瓶中

③加入V1 mL濃度為c1mol/L AgNO3溶液使氯離子完全沉淀；向其中加入少許硝基苯用力搖動。

④以硝酸鐵為指示劑，用c2 mol/LKSCN標準溶液滴定過量的AgNO3溶液。重復步驟②～④二次，達到滴定終點時用去KSCN溶液的平均體積為V2 mL。

已知：Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN)。

(4)步驟②移取溶液時所需儀器名稱為______，步驟④中達到滴定終點的現象為______。

(5)產品中氯元素的質量分數為______。

(6)下列操作，可能引起測得產品中氯含量偏高是______。

A.步驟③中未加硝基苯

B.步驟①中配制100 mL溶液時，定容時俯視刻度線

C.用KSCN溶液滴定剩余AgNO3溶液時，滴定前有氣泡，滴定后無氣泡

D.滴定剩余AgNO3溶液時，KSCN溶液滴到錐形瓶外面一滴

Answer 1

【答案】E H J H 將BCl3冷凝為液態(tài)分離出來 BCl3+3H2O=H3BO3+3HCl F中黑色固體變成紅色且澄清石灰水變渾濁 酸式滴定管或移液 當滴入最后一滴KSCN溶液時，混合液由無色變?yōu)榧t色且半分鐘內不褪色 % B

【解析】

(1)G制備BCl3和CO，E收集，連接干燥裝置H防止水蒸氣進入E，J除去氯氣，H干燥CO，然后用CuO檢驗CO，澄清石灰水檢驗生成的CO2，最后收集CO，據此分析作答；

(2)BCl3接觸潮濕空氣時會形成白霧，生成硼酸和HCl，據此書寫；

(3)CO將黑色CuO還原為紅色Cu，生成CO2能使澄清石灰水變渾濁；

(4)步驟①得到酸性溶液，②取10.00 mL溶液應用酸式滴定管或移液管；根據滴定原理，KSCN與過量的硝酸銀反應完后，與指示劑中鐵離子結合顯紅色，據此可得；

(5)根據AgNO3與HCl和KSCN溶液反應，利用元素守恒可得產品中氯元素的物質的量，據此列式求解；

(6)根據AgNO3溶液發(fā)生的化學反應及誤差分析方法分析判斷。

(1)用Cl2、B2O3、C在加熱條件下反應生成BCl3和CO，由于BCl3的熔點為-107.3℃，沸點為12.5℃，所以收集BCl3要用冰水冷卻，未反應的BCl3尾氣用氫氧化鈉吸收，BCl3易水解，應防止氫氧化鈉溶液中的水進入裝置E，在E和J之間接上干燥裝置H，用于吸水，生成的CO經干燥后再通過F裝置還原氧化銅，再將生成的氣體通過澄清石灰水檢驗，可以證明原反應中有CO生成，多余的CO不能排放到空氣中，要用排水法收集，據上面的分析可知，裝置連接的合理順序為G→E→H→J→H→F→D→I；反應產生的BCl3為氣態(tài)，用冰水冷卻降溫變?yōu)橐簯B(tài)，便于與未反應的氯氣分離開來，所以其中裝置E的作用是將BCl3冷凝為液態(tài)分離出來；

(2)BCl3接觸潮濕空氣時會形成白霧，生成硼酸和HCl，反應方程式為：BCl3+3H2O=H3BO3+3HCl；

(3)CO在加熱條件下將CuO還原為Cu，CO被還原為CO2，能使澄清石灰水變渾濁，故F中黑色固體變成紅色且澄清石灰水變渾濁證明反應中有CO生成；

(4)步驟①中BCl3與水反應產生硼酸和鹽酸的混合物，溶液為酸性溶液，所以②取10.00 mL該溶液應用酸式滴定管或移液管；根據滴定原理，KSCN與過量的硝酸銀溶液反應完后，與指示劑中鐵離子結合顯紅色，故終點判斷為：當滴入最后一滴KSCN溶液時，混合液由無色變?yōu)榧t色且半分鐘內不褪色；

(5)加入的AgNO3的總物質的量n(AgNO3)=c1·V1×10-3 mol，反應中過量的硝酸銀的物質的量為：c2·V2×10-3 mol，則發(fā)生Ag++Cl-=AgCl↓反應的AgNO3的物質的量n(AgNO3)=c1·V1×10-3mol- c2·V2×10-3mol=(c1·V1 -c2·V2)×10-3 mol，則根據元素守恒，可知產品中氯元素為n(Cl-)=(c1·V1 -c2·V2)×10-3 mol×=(c1·V1 -c2·V2)×10-2 mol，故產品中氯元素的質量分數為:×100%=%；

(6)A．步驟③中未加硝基苯，根據Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN)，AgCl與KSCN反應，消耗標準液多，剩余硝酸銀偏多，導致結果偏低，A錯誤；

B．步驟①中配制100 mL溶液時，定容時俯視刻度線，導致溶液濃度偏大，所取溶液中氯元素偏多，測定結果偏高，B正確；

C．用KSCN溶液滴定剩余AgNO3溶液時，滴定前有氣泡，滴定后無氣泡，則標準液體積消耗讀數偏高，剩余硝酸銀偏多，導致結果偏低，C錯誤；

D．滴定剩余AgNO3溶液時，KSCN溶液滴到錐形瓶外面一滴，消耗標準液體積偏多，則剩余硝酸銀偏多，導致結果偏低，D錯誤；

故合理選項是B。