Question

11．氮化硼（BN）是新型无机非金属材料，可作润滑剂、高级耐火材料和超硬材料等，某兴趣小组以下装置用NH₃与B₂O₃固体在高温下制备少量氮化硼．
（1）实验前应进行的操作是检验装置气密性．
（2）装置Ⅲ中发生反应的化学方式是B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2BN+3H₂O．
（3）装置Ⅳ的作用是吸收未反应的氨气、防止倒吸．
（4）NH₃是一种污染性气体，如何检验NH₃和B₂O₃反应后有NH₃剩余？用湿润的蓝色石蕊试纸检验
（5）反应前瓷舟皿中有8.4gB₂O₃固体，反应结束后称得瓷舟皿中固体质量为6.4g，则氮化硼的产率为83.3%．
（6）NH₃与BCl₃在高温下反应也能制备氮化硼，请从产物影响分析，工业上往往不采用NH₃与BCl₃在高温下制备氮化硼的原因：用NH₃与BCl₃在高温下反应会产生强酸性氯化氢，氯化氢对设备腐蚀，导致成本升高，故选择NH₃与B₂O₃反应．

Answer 1

分析 （1）反应中需要制备氨气进行反应，实验前应进行的操作是检验装置气密性；
（2）NH₃与B₂O₃固体在高温下制备少量氮化硼，根据原子守恒可知还生成水；
（3）装I中制备氨气，碱石灰干燥氨气，在Ⅲ中反应生成氮化硼，IV中浓硫酸吸收未反应的氨气，广口瓶可以防止倒吸；
（4）氨气能使湿润的蓝色石蕊试纸变红色；
（5）根据方程式利用差量法计算生成氮化硼的质量，根据B原子计算氮化硼的理论产量，进而计算氮化硼的产率；
（6）用NH₃与BCl₃在高温下反应制备氮化硼的同时会产生氯化氢，氯化氢对设备腐蚀．

解答 解：（1）反应中需要制备氨气进行反应，实验前应进行的操作是检验装置气密性，
故答案为：检验装置气密性；
（2）NH₃与B₂O₃固体在高温下制备少量氮化硼，根据原子守恒可知还生成水，反应方程式为：B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2BN+3H₂O，
故答案为：B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2BN+3H₂O；
（3）装I中制备氨气，碱石灰干燥氨气，在Ⅲ中反应生成氮化硼，IV中浓硫酸吸收未反应的氨气，广口瓶可以防止倒吸，
故答案为：吸收未反应的氨气、防止倒吸；
（4）氨气能使湿润的蓝色石蕊试纸变蓝色，所以可以用湿润的蓝色石蕊试纸检验氨气是否剩余，
故答案为：用湿润的蓝色石蕊试纸检验；
（5）设实际产生BN的质量为xg，则：
B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2BN+3H₂O    固体质量减轻△m
              50                20
              x             8.4g-6.4g=2g
则50：20=xg：2g，所以x=5，
根据B元素守恒，8.4g B₂O₃固体理论上产生氮化硼的质量为$\frac{8.4g}{70g/mol}$×2×25g/molg=6g，所以氮化硼的产率为$\frac{5g}{6g}$×100%=83.3%，
故答案为：83.3%；
（6）用NH₃与BCl₃在高温下反应制备氮化硼的同时会产生氯化氢，氯化氢对设备腐蚀，导致成本升高，
故答案为：用NH₃与BCl₃在高温下反应会产生强酸性氯化氢，氯化氢对设备腐蚀，导致成本升高，故选择NH₃与B₂O₃反应．

点评 本题考查物质制备，为高频考点，涉及物质检验、基本操作、基本计算，明确实验原理、基本操作规范性、各个物理量的关系是解本题关键，知道各个装置的作用及可能发生的反应，题目难点中等．