题目内容

【题目】三氯化硼(BCl3)是一种重要的化工原料,实验室制备BCl3的原理为:

B2O3+3C+3Cl2 2BCl3+3CO。某实验小组利用干燥的氯气和下列装置(装置可重复使用)制备BCl3并验证反应中有CO生成。(已知:BCl3极易水解,其熔点为-107.3℃,沸点为12.5℃)请回答下列问题:

实验Ⅰ:制备BCl3并验证产物CO

(1)该实验装置中合理的连接顺序为G→___→___→____→____→F→D→I。____________

(2)BCl3接触潮湿空气时,发生反应的化学方程式为________________。

(3)能证明反应中有CO生成的现象是_______________________________________。

实验Ⅱ:产品中氯含量的测定

①准确称取少许m克产品,置于蒸馏水中完全水解,并配成100mL溶液。

②取10.00mL溶液于锥形瓶中。

③向其中加入V1mL C1 mol/L 的AgNO3溶液使氯离子完全沉淀。然后向其中加入少许硝基苯用力振荡。

④向锥形瓶中逐滴加入C2 mol/L KSCN标准溶液滴定过量的AgNO3溶液。

重复步骤②~④二次,达到滴定终点时用去KSCN溶液的平均体积为V2mL。

已知:Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN)。

(4)步骤②移取溶液时所需仪器名称为____,步骤④加入的指示剂为________,(写化学式),达到终点时的现象为_____________________________________________。

(5)产品中氯元素的质量分数为_______。

(6)下列操作,可能引起测得产品中氯含量偏高是_____。

A.步骤③中未加入硝基苯

B.步骤①中配制100mL溶液时,定容时俯视刻度线

C.用KSCN溶液滴定剩余AgNO3溶液时,滴定前有气泡,滴定后无气泡

D. 滴定剩余AgNO3溶液时,KSCN溶液滴到锥形瓶外面一滴

【答案】EHJH BCl3+3H2O=H3BO3+3HCl 澄清石灰水变浑浊且F中黑色固体变成红色 酸式滴定管或移液管 Fe(NO3)3 滴入最后一滴KSCN溶液时,溶液由无色变为血红色且在半分钟内不褪色 B

【解析】

实验Ⅰ、由反应的化学方程式可知氯气与B2O3、C共热反应生成三氯化硼和CO,因三氯化硼的熔点为-107.3℃,沸点为12.5℃,则收集三氯化硼要用冰水冷却,未反应的氯气尾气用氢氧化钠吸收,由题给信息可知三氯化硼易水解,为防止氢氧化钠溶液中水蒸气进入装置E,在E和J之间接上H干燥装置,用于吸收水蒸气,生成的CO经干燥后再通过F装置还原氧化铜,再将生成的气体通过澄清石灰水检验,可以证明原反应中有一氧化碳生成,多余的CO不能排放到空气中,要用排水法收集;

实验Ⅱ、实验Ⅱ的实验原理为向配制的产品溶液中加入AgNO3溶液,发生反应Ag+ +Cl—=AgCl↓,为了使溶液中的Cl—沉淀完全,应加入过量的AgNO3溶液,然后以硝酸铁为指示剂,若溶液中Cl—沉淀完全,用C2 mol/LKSCN标准溶液滴定过量的AgNO3溶液,会发生反应Ag++SCN—=AgSCN↓,若KSCN标准溶液过量,KSCN溶液与硝酸铁溶液反应生成红色硫氰合铁溶液。

(1)由反应的化学方程式可知氯气与B2O3、C共热反应生成三氯化硼和CO,因三氯化硼的熔点为-107.3℃,沸点为12.5℃,则收集三氯化硼要用冰水冷却,未反应的氯气尾气用氢氧化钠吸收,由题给信息可知三氯化硼易水解,为防止氢氧化钠溶液中水蒸气进入装置E,在E和J之间接上H干燥装置,用于吸收水蒸气,生成的CO经干燥后再通过F装置还原氧化铜,再将生成的气体通过澄清石灰水检验,可以证明原反应中有一氧化碳生成,多余的CO不能排放到空气中,要用排水法收集,则依次连接的合理顺序为G→E→H→J→H→F→D→I,故答案为:G、E、H、J、H;

(2)三氯化硼水解生成HCl和硼酸,反应的化学方程式BC13+3H2O=H3BO3+3HC1,故答案为:BC13+3H2O=H3BO3+3HC1;

(3)根据实验的原理可知,生成的CO能将黑色的氧化铜还原为红色的铜,同时产生能使澄清石灰水变浑的气体,所以能证明反应中有CO生成的现象是装置F中黑色粉末变为红色,装置D中澄清石灰水变浑浊,故答案为:澄清石灰水变浑浊且F中黑色固体变成红色;

(4)步骤②取用10.00mL溶液应选用精量器,可以选择酸式滴定管或移液管;实验Ⅱ的实验原理为向配制的产品溶液中加入AgNO3溶液,发生反应Ag+ +Cl—=AgCl↓,为了使溶液中的Cl—沉淀完全,应加入过量的AgNO3溶液,然后以硝酸铁为指示剂,若溶液中Cl—沉淀完全,用C2 mol/LKSCN标准溶液滴定过量的AgNO3溶液,会发生反应Ag++SCN—=AgSCN↓,若KSCN标准溶液过量,KSCN溶液与硝酸铁溶液反应生成红色硫氰合铁溶液,溶液变为血红色,则滴定终点现象为滴入最后一滴KSCN溶液时,溶液由无色变为血红色且半分钟内不褪色,故答案为:酸式滴定管或移液管;Fe(NO3)3;滴入最后一滴KSCN溶液时,溶液由无色变为血红色且在半分钟内不褪色;

(5)由题意可知n(Cl—)= n(Ag+)—n(SCN—)=(C1V1—C2V2)×10—3mol,则产品中氯元素的质量分数为×100%=,故答案为:;

(6)A、步骤③中未加硝基苯,会使-部分AgCl转化为AgSCN,导致n(SCN—)增大,根据关系式n(Cl—)= n(Ag+)—n(SCN—)可知,样品中含有n(Cl—)偏小,产品中氯含量偏低,故错误;

B、步骤①中配制100mL溶液时,定容时俯视刻度线会使c(Cl—)偏大,等体积时含有的n(Cl—)偏大,产品中氯含量偏高,故正确;

C、用KSCN溶液滴定剩余AgNO3溶液时,滴定前有气泡,滴定后无气泡,V(标)偏大,导致样品中n(Cl—)偏小,产品中氯含量偏低,故错误;

D、滴定剩余AgNO3溶液时,KSCN溶液滴到锥形瓶外面一滴,V(标)偏大,导致样品中n(Cl—)偏小,产品中氯含量偏低,故错误;

B正确,故答案为:B。

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①c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为V逆c _____V正d (填“>”、“=”或“<”)

②b、c、d三点的平衡常数K b 、K c、 Kd 从大到小的顺序为 ________________________________。

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