Question

硼位于ⅢA族，三卤化硼是物质结构化学的研究热点，也是重要的化工原料。三氯化硼(BCl₃)可用于制取乙硼烷(B₂H₆)，也可作有机合成的催化剂。
【查阅资料】①BCl₃的沸点为12.5 ℃，熔点为－107.3 ℃；②2B＋6HCl₂BCl₃↑＋3H₂↑；③硼与铝的性质相似，也能与氢氧化钠溶液反应。
【设计实验】　某同学设计如图所示装置制备三氯化硼：

请回答下列问题：
(1)常温下，高锰酸钾固体粉末与浓盐酸发生的反应可替代A装置中的反应，两个反应的产物中锰的价态相同。写出高锰酸钾固体粉末与浓盐酸反应的离子方程式：_______________________。
(2)E装置的作用是_______________________________________。
如果拆去B装置，可能的后果是_______________________________________
_________________________。
(3)写出D装置中发生反应的化学方程式：_____________________________
实验中可以用一个盛装________(填试剂名称)的干燥管代替F＋G装置，使实验更简便。
(4)三氯化硼遇水剧烈反应生成硼酸(H₃BO₃)和白雾，写出该反应的化学方程式：______________________________；
实验室保存三氯化硼的注意事项是__________________________________。
(5)为了顺利完成实验，正确的操作是________(填序号)，并解释原因：________。
①先点燃A处酒精灯，后点燃D处酒精灯
②先点燃D处酒精灯，后点燃A处酒精灯
③同时点燃A、D处酒精灯
(6)请你设计一个简易实验，验证制得的产品中是否含有硼粉：
________________________________________________________________。

Answer 1

(1)2MnO₄^—＋10Cl^－＋16H^＋=2Mn^2＋＋8H₂O＋5Cl₂↑
(2)冷却和收集三氯化硼　硼粉与氯化氢反应生成的产物中有氢气，加热氢气与氯气的混合气体，易发生爆炸
(3)2B＋3Cl₂2BCl₃　碱石灰
(4)BCl₃＋3H₂O=H₃BO₃＋3HCl↑　密封保存
(5)①　排尽装置中的空气，避免氧气与硼粉反应生成B₂O₃
(6)取少量样品于试管中，滴加浓氢氧化钠溶液，若有气泡产生，则样品中含有硼粉；若无气泡产生，则样品中无硼粉

本实验属于物质制备与检验综合设计实验，涉及制备气体、净化气体、干燥气体和尾气处理。(1)见答案。(2)三氯化硼的沸点低，易挥发，需要冷却产品。B装置的作用是吸收Cl₂中混有的HCl，由题给资料知，硼与氯化氢反应生成的产物中有氢气，加热氢气和氯气的混合气体，易发生爆炸。(3)硼与氯气在加热条件下反应生成三氯化硼。F装置用于吸收水蒸气，避免G装置中的水蒸气进入U形管。G装置可以盛装氢氧化钠溶液吸收尾气，故实验中可以用一个盛装碱石灰的干燥管来代替F＋G装置。(4)因硼与铝的性质相似，硼酸的化学式为H₃BO₃，类似铝酸(H₃AlO₃)。因三氯化硼遇水能反应，故实验室应密封保存三氯化硼。(5)若不先排尽装置中的空气，O₂会与硼反应：4B＋3O₂2B₂O₃。(6)由题给材料知硼与氢氧化钠溶液反应：2B＋2H₂O＋2NaOH=2NaBO₂＋3H₂↑，三氯化硼溶于氢氧化钠溶液发生反应：BCl₃＋4NaOH=NaBO₂＋2H₂O＋3NaCl。