Question

18．硼氢化钠（NaBH₄）在化工等领域具有重要的应用价值，某研究小组采用偏硼酸钠NaBO₂为主要原料制备NaBH₄，其流程如图：

已知：NaBH₄常温下能与水反应，可溶于异丙酸（沸点：13℃）．
（1）在第①步反应加料之前，需要将反应器加热至100℃以上并通入氩气，该操作的目的是：除去反应器中的水蒸气和空气．
（2）请配平第①步反应的化学方程式：
1NaBO₂+2SiO₂+4Na+2H_2----1NaBH₄+2Na₂SiO₃
（3）第②步操作需要的玻璃仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒；第③步分离出NaBH₄并回收溶剂，采用的操作方法是蒸馏．
（4）NaBH₄与水反应生成NaBO₂，且反应前后B的化合价不变，该反应的化学方程式为：NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂↑，反应消耗1molNaBH₄时转移的电子数目为4N_A．

Answer 1

分析 NaBO₂、SiO₂、Na和H₂在一定条件下反应生成NaBH₄、Na₂SiO₃，NaBH₄常温下能与水反应，且氢气和氧气混合加热易产生爆炸现象，为防止NaBH₄水解、防止产生安全事故，需要将装置中的空气和水蒸气排出；NaBH₄可溶于异丙酸，根据③知，②中加入的溶剂是异丙酸，NaBH₄溶解于异丙酸、Na₂SiO₃不溶于异丙酸，难溶性固体和溶液采用过滤方法分离，通过过量得到滤液和滤渣，滤渣成分是Na₂SiO₃；异丙酸沸点：33℃，将滤液采用蒸馏的方法分离，得到异丙酸和固体NaBH₄，
（1）为防止安全事故发生和防止NaBH₄水解，在第①步反应加料之前，需要将反应器加热至100℃以上并通入氩气，从而排出空气和水蒸气；
（2）该反应中H元素化合价由0价变为-1价、Na元素化合价由0价变为+1价，根据转移电子守恒、原子守恒配平方程式；
（3）分离难溶性固体和溶液采用过滤方法，然后确定仪器；熔沸点相差较大的可以采用蒸馏方法；
（4）NaBH₄与水反应生成NaBO₂，且反应前后B的化合价不变，H元素化合价由-1价、+1价变为0价，再结合转移电子守恒配平方程式，根据NaBH₄和转移电子之间的关系式计算．

解答 解：（1）NaBH₄常温下能与水反应，且氢气和氧气混合加热易产生爆炸现象，为防止NaBH₄水解、防止产生安全事故，需要将装置中的空气和水蒸气排出；
故答案为：除去反应器中的水蒸气和空气；
（2）该反应中H元素化合价由0价变为-1价、Na元素化合价由0价变为+1价，转移电子总数为4，根据转移电子守恒、原子守恒配平方程式为：NaBO₂+2SiO₂+4Na+2H₂═NaBH₄+2Na₂SiO₃，
故答案为：1；2；4；2；1；2；
（3）②中加入的溶剂是异丙酸，NaBH₄溶解与异丙酸、Na₂SiO₃不溶于异丙酸，所以第②步分离采用的方法是过滤，需要的仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒；熔沸点相差较大的可以采用蒸馏方法，异丙酸沸点：33℃，将滤液采用蒸馏的方法分离，得到异丙酸和固体NaBH₄；
故答案为：烧杯、漏斗、玻璃棒；蒸馏；
（4）NaBH₄与水反应生成NaBO₂，且反应前后B的化合价不变，NaBO₂中B元素化合价为+3价，所以NaBH₄中H元素的化合价为-1价，所以H元素化合价由-1价、+1价变为0价，再结合转移电子守恒配平方程式为NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂↑，反应消耗1mol NaBH₄时转移的物质的量=1mol×4×（1-0）=4mol，所以转移电子数为4N_A或2.408×10²⁴；
故答案为：NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂↑；4N_A．

点评 本题考查物质制备实验方案设计，侧重考查学生分析推断及知识综合应用能力，涉及物质分离提纯、氧化还原反应、实验基本操作等知识点，综合性较强且较基础，难点是分析流程图中发生的反应、基本操作等，题目难度中等．