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℃；
②；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

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：（1）在A裝置中用高錳酸鉀固體粉末與濃鹽酸發(fā)生反應(yīng)可以制取氯氣；
（2）在 E裝置的作用是冷卻和收集三氯化硼；如果拆去B裝置，可能會(huì)發(fā)生反應(yīng)2B+6HCl△2BCl₃↑+3H₂↑，在D中加熱氫氣與氯氣的混合氣體，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(xiǎn)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）三氯化硼遇水劇烈反應(yīng)生成硼酸（H₃BO₃）和白霧，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是BCl₃+3H₂O=H₃BO₃+3HCl↑；因此在實(shí)驗(yàn)室保存三氯化硼的注意事項(xiàng)要密封保存，防止受潮水解；
（5）①先點(diǎn)燃A處酒精燈，待整套裝置中都充滿Cl₂后再點(diǎn)燃D處酒精燈，使之發(fā)生反應(yīng)；
②若先點(diǎn)燃D處酒精燈，這時(shí)B就與裝置中的空氣發(fā)生反應(yīng)得到B₂O₃，再點(diǎn)燃A處酒精燈也不能產(chǎn)生BCl₃了；
③同時(shí)點(diǎn)燃A、D處酒精燈也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生B₂O₃，影響制備BCl₃；
（6）由于B的性質(zhì)與Al相似，既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，也能與強(qiáng)堿反應(yīng)放出氫氣，所以取少量樣品于試管中，滴加濃NaOH溶液，若有氣泡產(chǎn)生，則樣品中含有硼粉．

解答： 解：（1）在A裝置中用高錳酸鉀固體粉末與濃鹽酸發(fā)生反應(yīng)可以制取氯氣，反應(yīng)的離子方程式為：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5Cl₂↑；
故答案為：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5Cl₂↑；
（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；
故答案為：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）硼與氯氣在加熱條件下反應(yīng)生成三氯化硼．反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2B+3Cl₂

△   .

2BCl₃，F(xiàn)裝置用于吸收水蒸氣，避免G裝置中的水蒸氣進(jìn)入U(xiǎn)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；
故答案為：2B+3Cl₂

△   .

2BCl₃，堿石灰；
（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)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：BCl₃+3H₂O=H₃BO₃+3HCl↑，故實(shí)驗(yàn)室應(yīng)密封冷暗處保存三氯化硼；
故答案為：BCl₃+3H₂O=H₃BO₃+3HCl↑；密封冷暗處保存；
（5）若不先排盡裝置中的空氣，O₂會(huì)與硼反應(yīng)：4B+3O₂

△   .

2B₂O₃；
①先點(diǎn)燃A處酒精燈，待整套裝置中都充滿Cl₂后再點(diǎn)燃D處酒精燈，使之發(fā)生反應(yīng)，故正確；
②若先點(diǎn)燃D處酒精燈，這時(shí)B就與裝置中的空氣發(fā)生反應(yīng)得到B₂O₃，再點(diǎn)燃A處酒精燈也不能產(chǎn)生BCl₃了，故錯(cuò)誤；
③同時(shí)點(diǎn)燃A、D處酒精燈也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生B₂O₃，影響制備BCl₃，錯(cuò)誤；
故答案為：①；排盡裝置中的空氣，避免氧氣與硼粉反應(yīng)生成B₂O₃ ；
（6）由于B的性質(zhì)與Al相似，既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，也能與強(qiáng)堿反應(yīng)放出氫氣，所以取少量樣品于試管中，滴加濃NaOH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；
故答案為：取少量樣品于試管中，滴加濃NaOH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．

點(diǎn)評(píng)：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．題目難度中等．