Question

20．三氯化硼是一種重要的化工原料，某同學設計的三氯化硼制備裝置如圖．

【查閱資料】
①BCl₃：的熔點為-107.3℃，沸點為12.5℃
②2B+6HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BCl₃+3h₂
③硼與侶的性質相似，也能與氫氧化鈉溶液反應
請回答下列題：
（1）A裝置可用高錳酸鉀固體與濃鹽酸反應制氯氣，反應的化學方程式為2KMnO₄+16HCl=2MnCl₂+2KCl+8H₂O+5Cl₂↑．
（2）為了完成三氯化硼的制備，裝置從左到右的接口連接順序為a-hi-fg（或gf）-bc（或cb）-de-j．
（3）裝里E中的試劑為飽和食鹽水．如果拆去E裝置，可能的后果是粉與氯化氫氣體反應生成的產物中有氫氣，加熱氫氣與氯氣的混合氣體，易發(fā)生爆炸．
（4）D裝置中發(fā)生反應前先通入一段時間的氯氣，其目的是排盡裝置中的空氣，避免氧氣與硼粉發(fā)生反應生成B₂O₃．該裝置中發(fā)生反應的化學方程式為2B+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BCl₃．
（5）三氯化硼與水能劇烈反應生成硼酸（H₃BO₃）和白霧，寫出該反應的化學方程式BCl₃+3H₂O=H₃BO₃+3HCl↑．
（6）請設計一個簡易實驗，驗證制得的產品中是否含有硼粉取少量樣品于試管中，滴加濃NaOH溶液，若有氣泡產生，則樣品中含有硼粉，若無氣泡產生，則樣品中無硼粉．

Answer 1

分析 在加熱條件下，二氧化錳和濃鹽酸在A中發(fā)生氧化還原反應生成Cl₂，但濃鹽酸具有揮發(fā)性，水被加熱也能蒸發(fā)，升高溫度加快濃鹽酸揮發(fā)、加快水蒸發(fā)，所以生成的Cl₂中含有HCl、H₂O，為了得到較純凈的Cl₂，飽和食鹽水能吸收HCl，濃硫酸能干燥氣體，故連接EF裝置，在D中制得BCl₃，然后用B得到BCl₃固體，為防止G中的水蒸氣進入B裝置使生成的BCl₃水解，需在B和G中間添加裝置C裝濃硫酸進行干燥，G吸收未反應的Cl₂，據(jù)此分析作答．

解答 解：（1）A裝置可用高錳酸鉀固體與濃鹽酸反應制氯氣，反應的化學方程式為：2KMnO₄+16HCl=2MnCl₂+2KCl+8H₂O+5Cl₂↑；
故答案為：2KMnO₄+16HCl=2MnCl₂+2KCl+8H₂O+5Cl₂↑；
（2）A中生成Cl₂，但生成的Cl₂中含有HCl、H₂O，為了得到較純凈的Cl₂，飽和食鹽水能吸收HCl，濃硫酸能干燥氣體，故a連接hi，在D中制得BCl₃，故再連接fg（或gf），然后用B得到BCl₃固體，連接bc（或cb），為防止G中的水蒸氣進入B裝置使生成的BCl₃水解，需在B和G中間添加裝置C裝濃硫酸進行干燥，G吸收未反應的Cl₂，則再連接dej；
故答案為：a-hi-fg（或gf）-bc（或cb）-de-j；
（3）E中試劑為飽和食鹽水，為吸收氯氣中的HCl氣體，若無此裝置，氯化氫氣體進入D裝置，硼粉與氯化氫氣體反應生成的產物中有氫氣，加熱氫氣與氯氣的混合氣體，易發(fā)生爆炸；
故答案為：飽和食鹽水；硼粉與氯化氫氣體反應生成的產物中有氫氣，加熱氫氣與氯氣的混合氣體，易發(fā)生爆炸；
（4）硼粉易被空氣中的氧氣氧化，故D裝置中發(fā)生反應前先通入一段時間的氯氣，其目的是排盡裝置中的空氣，避免氧氣與硼粉發(fā)生反應生成B₂O₃，D裝置中發(fā)生反應的化學方程式為：2B+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BCl₃；
故答案為：排盡裝置中的空氣，避免氧氣與硼粉發(fā)生反應生成B₂O₃；2B+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BCl₃；
（5）因硼與鋁的性質相似，硼酸的化學式為H₃BO₃，類似鋁酸（H₃AlO₃）．因三氯化硼遇水能反應，反應的化學方程式為：BCl₃+3H₂O=H₃BO₃+3HCl↑；
故答案為：BCl₃+3H₂O=H₃BO₃+3HCl↑；
（6）由于B的性質與Al相似，既能與強酸反應，也能與強堿反應放出氫氣，所以取少量樣品于試管中，滴加濃NaOH溶液，若有氣泡產生，則樣品中含有硼粉，若無氣泡產生，則樣品中無硼粉；
故答案為：取少量樣品于試管中，滴加濃NaOH溶液，若有氣泡產生，則樣品中含有硼粉，若無氣泡產生，則樣品中無硼粉．

點評 本實驗屬于物質制備與檢驗綜合設計實驗，為高頻考點，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，題目涉及制備氣體、凈化氣體、干燥氣體和尾氣處理，目難度中等．