题目内容

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:________________________________________________。

 

 (1)2MnO4—+10Cl-+16H+=2Mn2++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

【解析】 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。

 

练习册系列答案
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苯乙醚是一种无色油状液体,熔点-30 ℃,沸点 172 ℃,不溶于水,易溶于醇和醚,广泛用于有机合成中间体及制造医药、染料等。实验合成的原理为:

主要实验步骤如下:

(Ⅰ)合成:在烧瓶中(装置如图)加入7.53 g苯酚、3.92 g NaOH和4 mL水,开动搅拌器,使固体全部溶解,加热反应器控制温度80~90 ℃之间,并用滴液漏斗慢慢滴加8.59 mL溴乙烷(沸点38.4 ℃),大约40 min滴加完毕,继续搅拌1 h,冷却至室温。

 

(Ⅱ)分离与提纯。

①加入适量的水(10~15 mL)使固体完全溶解,将液体转入分液漏斗中,分出水相;

②水相用8 mL乙醚萃取一次,与有机相合并;

③有机相用等体积饱和食盐水洗两次,分出水相,再将水相用6 mL乙醚萃取一次,与有机相合并;

④有机相用无水氯化钙干燥;

⑤先用水浴蒸出乙醚,然后常压蒸馏,收集148 ℃稳定的馏分得苯乙醚;

⑥称量产品质量3.69 g。

回答下列问题:

(1)用图示的滴液漏斗代替普通漏斗滴液,其优点是_______________________。

(2)合成时,开动搅拌器的目的是_______________________________。

(3)控制温度80~90 ℃可采用的方法是________________,两次用乙醚萃取的目的是________________________________________________________。

(4)蒸馏时最后温度稳定在148 ℃左右,其原因是_________________

_______________________________________________________。

(5)本次产率为12.4%,产率偏低的原因可能有__________________________

______________________________________________。

 

碱式碳酸铜是一种化工原料,化学式用mCu(OH)2·nCuCO3表示。实验室以废铜屑为原料制取碱式碳酸铜的步骤如下:

Ⅰ.废铜屑制硝酸铜

方案1:将铜屑在空气中充分灼烧,残留固体溶于稀硝酸;

方案2:如图1(夹持仪器已省略)。将浓硝酸缓慢加到废铜屑中(废铜屑过量),充分反应后过滤,得到硝酸铜溶液。

方案3:将方案2中浓硝酸换成稀硝酸,其他不变。

Ⅱ.碱式碳酸铜的制备

①向大试管中加入碳酸钠溶液和硝酸铜溶液

②水浴加热至70 ℃左右

③用0.4 mol·L-1的NaOH溶液调节pH至8.5,振荡、静置、过滤

④用热水洗涤、烘干,得到碱式碳酸铜产品

请回答下列问题:

(1)按方案1实验,必须选择的下列仪器有________(填序号)。

 

(2)图2中能分别替代图1中B和C装置的是________(填装置序号)。

(3)已知:NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O;2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O,NO不能单独与NaOH溶液反应,实验结束时,如何操作才能使装置中的有毒气体被NaOH溶液完全吸收?__________________________。

(4)步骤④中洗涤的目的是______________________________________。

(5)步骤③过滤后的滤液中含有CO32—,检验CO32—的方法是_________________________________________________________。

(6)测定碱式碳酸铜组成的方法主要有两种:

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方法2 还原法:在氢气中加强热,测反应前后固体的质量。

①利用上述数据推算碱式碳酸铜的化学式_____________________。

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