Question

11．氮化硼（BN）是新型無機(jī)非金屬材料，可作潤滑劑、高級耐火材料和超硬材料等，某興趣小組以下裝置用NH₃與B₂O₃固體在高溫下制備少量氮化硼．
（1）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)進(jìn)行的操作是檢驗(yàn)裝置氣密性．
（2）裝置Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方式是B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2BN+3H₂O．
（3）裝置Ⅳ的作用是吸收未反應(yīng)的氨氣、防止倒吸．
（4）NH₃是一種污染性氣體，如何檢驗(yàn)NH₃和B₂O₃反應(yīng)后有NH₃剩余？用濕潤的藍(lán)色石蕊試紙檢驗(yàn)
（5）反應(yīng)前瓷舟皿中有8.4gB₂O₃固體，反應(yīng)結(jié)束后稱得瓷舟皿中固體質(zhì)量為6.4g，則氮化硼的產(chǎn)率為83.3%．
（6）NH₃與BCl₃在高溫下反應(yīng)也能制備氮化硼，請從產(chǎn)物影響分析，工業(yè)上往往不采用NH₃與BCl₃在高溫下制備氮化硼的原因：用NH₃與BCl₃在高溫下反應(yīng)會產(chǎn)生強(qiáng)酸性氯化氫，氯化氫對設(shè)備腐蝕，導(dǎo)致成本升高，故選擇NH₃與B₂O₃反應(yīng)．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)中需要制備氨氣進(jìn)行反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)進(jìn)行的操作是檢驗(yàn)裝置氣密性；
（2）NH₃與B₂O₃固體在高溫下制備少量氮化硼，根據(jù)原子守恒可知還生成水；
（3）裝I中制備氨氣，堿石灰干燥氨氣，在Ⅲ中反應(yīng)生成氮化硼，IV中濃硫酸吸收未反應(yīng)的氨氣，廣口瓶可以防止倒吸；
（4）氨氣能使?jié)駶櫟乃{(lán)色石蕊試紙變紅色；
（5）根據(jù)方程式利用差量法計(jì)算生成氮化硼的質(zhì)量，根據(jù)B原子計(jì)算氮化硼的理論產(chǎn)量，進(jìn)而計(jì)算氮化硼的產(chǎn)率；
（6）用NH₃與BCl₃在高溫下反應(yīng)制備氮化硼的同時(shí)會產(chǎn)生氯化氫，氯化氫對設(shè)備腐蝕．

解答 解：（1）反應(yīng)中需要制備氨氣進(jìn)行反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)進(jìn)行的操作是檢驗(yàn)裝置氣密性，
故答案為：檢驗(yàn)裝置氣密性；
（2）NH₃與B₂O₃固體在高溫下制備少量氮化硼，根據(jù)原子守恒可知還生成水，反應(yīng)方程式為：B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2BN+3H₂O，
故答案為：B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2BN+3H₂O；
（3）裝I中制備氨氣，堿石灰干燥氨氣，在Ⅲ中反應(yīng)生成氮化硼，IV中濃硫酸吸收未反應(yīng)的氨氣，廣口瓶可以防止倒吸，
故答案為：吸收未反應(yīng)的氨氣、防止倒吸；
（4）氨氣能使?jié)駶櫟乃{(lán)色石蕊試紙變藍(lán)色，所以可以用濕潤的藍(lán)色石蕊試紙檢驗(yàn)氨氣是否剩余，
故答案為：用濕潤的藍(lán)色石蕊試紙檢驗(yàn)；
（5）設(shè)實(shí)際產(chǎn)生BN的質(zhì)量為xg，則：
B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2BN+3H₂O    固體質(zhì)量減輕△m
              50                20
              x             8.4g-6.4g=2g
則50：20=xg：2g，所以x=5，
根據(jù)B元素守恒，8.4g B₂O₃固體理論上產(chǎn)生氮化硼的質(zhì)量為$\frac{8.4g}{70g/mol}$×2×25g/molg=6g，所以氮化硼的產(chǎn)率為$\frac{5g}{6g}$×100%=83.3%，
故答案為：83.3%；
（6）用NH₃與BCl₃在高溫下反應(yīng)制備氮化硼的同時(shí)會產(chǎn)生氯化氫，氯化氫對設(shè)備腐蝕，導(dǎo)致成本升高，
故答案為：用NH₃與BCl₃在高溫下反應(yīng)會產(chǎn)生強(qiáng)酸性氯化氫，氯化氫對設(shè)備腐蝕，導(dǎo)致成本升高，故選擇NH₃與B₂O₃反應(yīng)．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點(diǎn)，涉及物質(zhì)檢驗(yàn)、基本操作、基本計(jì)算，明確實(shí)驗(yàn)原理、基本操作規(guī)范性、各個(gè)物理量的關(guān)系是解本題關(guān)鍵，知道各個(gè)裝置的作用及可能發(fā)生的反應(yīng)，題目難點(diǎn)中等．